Décomposition du butanol-2 sur les phosphates de cuivre et de zirconium de type structural nasicon

Laboratoire de Catalyse hétérogène, Faculté des Sciences de Rabat, Avenue Ibn Batouta, Rabat, Maroc.

Résumé

Les phosphates « Zr_0,25Zr₂ (PO₄)₃ », Cu_0,5(II) Zr₂ (PO₄)₃ et Cu(l)Zr₂ (PO₄)₃ de type structural NASICON, ont été testés dans la réaction de décomposition du butanol-2. « Zr_0,25Zr₂ (PO₄)₃ » est presque uniquement déshydratant, Cu_0,5(II)Zr₂ (PO₄)₃ est en même temps déshydrogénant et conduit sans changement de structure à Cu_0,5(I) H_0,5Zr₂ (PO₄)₃ avec intercalation de protons H₊ mis en évidence par I.R. Cette réaction est réversible par action de l'oxygène. Cu(l)Zr2 (PO4)3 est aussi déshydrogénant. Approximativement la moitié du Cu(I) contenu dans ce phosphate se réduit en Cu(O) et diffuse vers la surface. Son activité déshydratante et déshydrogénante présente un comportement oscillatoire apériodique lorsque la décomposition est effectuée entre 200 et 300 °C.

Abstract

Three phosphates « Zr_0,25Zr₂ PO₄)₃ », Cu_0,5(II) Zr₂ (PO₄)₃, Cu(I)Zr₂ PO₄)₃, belonging to the NASICON structural type and containing increasing quantities of copper at different oxidation states were prepared. We investigated their catalytic activity in the decomposition of 2-butanol. The (PO4)3 « mainly displayed a dehydrating behavior similar to the one observed with conventional acidic catalysts. The Cu exhibited a dehydrating and dehydrogenating activity which declined rapidly while the Cu(ll) contained in the catalyst was reduced to Cu(I). I.R and X. ray analysis of the solid revealed that the reduction was accompanied by the insertion of H₊ in the structure, giving a Nasicon phase _0,5(I) H_0,5Zr₂ (PO₄)₃. The Cu(I) showed a reversible character and could be reoxidized returning to its original state when subjected to a flow of oxygen. The catalytic activity of Cu(I)Zr₂ (PO₄)₃ has an aperiodic oscillatory behavior when the reaction was carried out between 200 and 300 °C. X. ray diffraction patterns of the sample have showed the appearance of copper metal on the catalyst. A qualitative explanation of the oscillations based on the coupling of the transfer of Cu(O) from the bulk to the surface and its reduction and oxidation during the reaction was presented.