Performances catalytiques des oxydes mixtes Bi_xGd_1-xVO₄, catalyseurs d’hydrogénation du dioxyde de carbone

¹ Laboratoire de physico-chimie des solides, ENSCL, USTLFA, BP 108, F 59652 Villeneuve d’Ascq Cedex, France ;
² Laboratoire de catalyse hétérogène et homogène, URA-CNRS D04020, USTLFA, F 59650 Villeneuve d’Ascq, France.

Résumé

Des catalyseurs appartenant au système Bi_XGd_1-XV04 sont testés à deux pressions (2 × 10⁵ et 21 × 10⁵ Pa) dans la réaction d’hydrogénation du dioxyde de carbone. Ils se révèlent actifs pour la synthèse du monoxyde de carbone et du méthane. Il est montré que les systèmes les plus performants sont les oxydes mixtes riches en bismuth qui présentent une structure monoclinique de type fergusonite. Une étude spectroscopique (X.R.D., IR , R.P.E. et X.P.S.) montre que les systèmes actifs ne sont pas stables dans les conditions des tests. Ils sont alors constitués de bismuth métal, d’oxyde contenant des Bi³⁺, V₂O₃ et Gd₂O₃. L’activité du système est corrélée aux teneurs en bismuth superficiel. Il en est déduit que le bismuth contribue à la formation des sites actifs pour la synthèse de CO et CH₄. Les données de la Littérature permettent de préciser les mécanismes de l’hydrogénation et de proposer les sites actifs des systèmes catalytiques considérés.

Abstract

The performances of catalysts belonging to the Bi_XGd_1-XVO₄ are studied at two pressures (2 × 10⁵ and 21 × 10⁵ Pa) for the hydrogénation of CO2. They are catalysts active for the syntheses of CO and CH₄. The study shows that the more active systems are mixed oxides (with high content of bismuth) which present a fergusonite-type monoclinic structure. A spectroscopic study, carried out using X.R.D, IR, E.S.R. and X.P.S., reveals that the most active systems are unstable in the conditions of the tests. In these conditions, they are mixtures of oxides which contain mainly Bi³⁺, metallic bismuth, V₂O₃ and Gd₂O₃. The activities of the systems are correlated with the surface concentrations of bismuth. It is proposed that bismuth is one component of the sites active for the catalytic synthesis of CO and of CH₄. Literature data allow to state precisely the mechanisms which take a part in the hydrogénation process and to propose the active sites which form on the surface of the studied catalytic systems.