Acidité des catalyseurs VPO : adsorption d'ammoniac étudiée par microcalorimétrie et DTP

Institut de recherches sur la catalyse, CNRS, 69626 Villeurbanne, France.

Résumé

Trois catalyseurs VPO différents ont été préparés. La caractérisation par DRX, XPS et RMN du ³¹P montre que, dans les trois cas, la phase majoritaire est (VΟ)₂Ρ₂Ο₇ mais les solides se distinguent notamment par leur état de cristallisation et la présence additionnelle dans deux catalyseurs soit de V⁵⁺, soit de V³⁺. L’existence de sites acides relativement forts sur ces solides a été mise en évidence et mesurée par chimisorption d’ammoniac en utilisant la microcalorimétrie et la DTP. Le nombre de sites, de l’ordre de 1 à 5 X 10¹⁸/m², a été déterminé également par adsorption d’ammoniac, en utilisant la volumétrie (isothermes) et la DTP. La nature des sites a été étudiée sur un des catalyseurs par FTIR après adsorption de pyridine. Les mesures d’acidité ont été discutées en relation avec les performances catalytiques de ces solides en réaction d’oxydation du n-butane. L’activité intrinsèque des trois catalyseurs en formation d’anhydride maléique est d’autant plus élevée que le nombre de sites acides relativement forts est plus grand. Ces observations confortent l’idée selon laquelle les sites acides des catalyseurs V-P-O participent à la réaction, vraisemblablement dans l’étape initiale d’activation du butane comme cela a déjà été proposé.

Abstract

Three different V-P-O catalysts have been prepared. DRX, XPS and ³¹P-NMR have shown'that (VO)₂P₂O₇ is the main phase in the three catalysts which however display differences regarding for example the crystallisation and the additionnal presence in two solids of either V³⁺ or V⁵⁺ species. Ammonia adsorption has been used to measure the strenght of acidic sites by microcalorimetry and TPD, the number of diese sites being determined by volumetry and TPD. The acidity of these solids has been discussed in relation with their catalytic performance in the reaction of n-butane oxidation. The intrinsic activity of the three catalysts for maleic anhydride formation increases in the same order as their number of relatively strong acid sites. Then the present results support the view which considers that acid sites on V-P-O catalysts participate to the reaction, likely in the initial step of butane activation as already proposed.