Contrôle de la préparation de catalyseurs oxydes mixtes de chrome et d'aluminium par procédés sol-gel

¹ Laboratoire de chimie des matériaux et catalyse, département de chimie, faculté des sciences de Tunis, 1060 Tunis, Tunisie.
² Chemical Engineering and Materials Science Department, University of California, Davis, CA, 95616, États-Unis.

Résumé

Des catalyseurs d'oxydes mixtes de chrome et d'aluminium ont été préparés par la méthode sol-gel en milieu acétique par hydrolyse et condensation d‘un mélange stoechiométrique homogène de Al(O-s-Bu)₃ et Сг(асас)₃ dans le sec-Butanol, avec un rapport massique Al/Cr = 10. La gélification a lieu par addition d'acide acétique. La nature des produits ainsi que les propriétés structurales et catalytiques des xérogels, calcinés à des températures supérieures à 440°C, dépendent essentiellement du rapport k représenté par k = [CH₃COOH] /[Al(O-s- Вu)₃]. Pour des faibles valeurs de k (k < 2), on obtient des précipités gélatineux qui se transforment par calcination en matériaux denses, peu poreux ayant des faibles surfaces spécifiques résultant d'une condensation intramoléculaire de polymères ayant plusieurs ligands O-s-Bu et peu d'acide acétique piégé dans les matrices des polymères. Par contre pour k élevé (k ≥ 2), des gels sont formés, qui se transforment par calcination en matériaux granuleux, poreux de surfaces spécifiques et volumes poreux importants, résultant d'une condensation intermoléculaire de polymères ayant des ligands OH et OCOCH₃ ainsi qu'un excès d'acide acétique piégé dans les matrices de ces polymères. La taille des pores croît avec la quantité d'acide acétique en excès.

Abstract

Gels of mixed chromium and aluminum oxide were prepared by sol-gel process. This method involves the hydrolysis and condensation of an homogeneous stoichiometric mixture of Al(O-s-Bu)₃ and Сг(асас)₃ with a mass ratio Al/Cr = 10 in sec-Butanol. Gelation occured by adding acetic acid to the preceding mixture. The nature of the product, as well as the structural and catalytic properties of the xerogels obtained by calcination at temperatures up to 440°, depend on the amount of added acetic acid represented by the ratio k = [СН₃СООН] / [Al(0 -s-Bu)₃]. For small values of k (k < 2), gelatinous precipitates are obtained which are transformed upon heating into dense materials with low surface areas and pore volume resulting from intramolecular condensation of polymers with many O-s-Bu ligands and little unreacted acetic acid trapped inside the polymer matrix. In contrast, gels were produced for k ≥ 2, which transformed upon heating into granulated material with higher surface areas and pore volumes resulting from intermolecular condensation of polymers with OH and acetate ligands and more unreacted acetic acid trapped inside the polymer matrix. The pore size increases with the amount of unreacted acetic acid.