Optimisation des paramètres expérimentaux pour l’orientation de l’oxydation catalytique du cyclohexane vers la production de cyclohexanone

Abstract

 Nous avons préparé et caractérisé des catalyseurs à base de cobalt et/ou d’argent supportés sur deux matériaux différents TiO2 et SiO2 par la méthode d’imprégnation pour les catalyseurs monométalliques, et l’imprégnation successive pour les catalyseurs bimétalliques, avec une teneur de 2% en métal.  Ces catalyseurs ont subi un traitement à 400°C sous air durant 3 h. Ils ont ensuite été caractérisés au Laboratoire de Catalyse et Synthèse en Chimie Organique, par DRX, adsorption d’azote et SAA.  Tous les catalyseurs ont été testés dans la réaction d’oxydation ménagée du cyclohexane en milieu liquide et dans des conditions douces (70°C et pression atmosphérique).  Selon les analyses par CPG, en fonction tu temps de la réaction, seule la cyclohexanone a été obtenu comme produit réactionnel. Le cyclohexanol n’a pas été observé.  En traitant les résultats obtenus et en s’appuyant sur les différents travaux cités dans la littérature nous pouvons tirer les conclusions suivantes :  Effet du métal : le Co semble particulièrement intéressant. En effet, déposé sur TiO2, il oriente la réaction vers un rendement très important en cyclohexanone. Le fait de combiner l’Ag au Co (catalyseur bimétallique) permet également d’améliorer la conversion du cyclohexane.  Effet de la teneur en métal : il semblerait que les catalyseurs à faible teneur en cobalt soient plus actifs vis-à-vis de l’oxydation du cyclohexane. Le choix du pourcentage de 2% en masse a donc été judicieux.  Effet du support : la nature du support et les interactions métal-support jouent un rôle primordial. En effet, l’utilisation du support SiO2 diminue les conversions du cyclohexane et notamment avec l’argent : 38% au lieu de 83% sur TiO2. Dans ce cas, le rendement en cyclohexanone augmente contrairement au cas du Co où il diminue considérablement.  Effet d’un agent réducteur, le NaBH4 : Dans le cas du catalyseur monométallique à base d’argent sur TiO2 on observe une diminution de la conversion (63% au lieu de 83%) et une augmentation du rendement en cyclohexanone. Pour ce catalyseur l’existence de particules Ag 0 a été détectée.  Le TBHP qui est l’oxydant utilisé ne se décompose pas entièrement durant la réaction (4 h).  Des images de microscopie électronique à transmission peuvent nous révéler des informations complémentaires sur la dispersion et la distribution des tailles des particules afin de pouvoir corréler entre la structure des catalyseurs et leur activité catalytique.