Soutenance de thèse de Rafael Hernandez DAMASCENA DOS PASSOS - 06/12/2018: Élaboration, étude des propriétés catalytiques et de conduction de tungstates (Sr,Ce)WO4 ; application à la conversion du méthane
M. Rafael Hernandez DAMASCENA DOS PASSOS
Doctorant en cotutelle au laboratoire IM2NP
avec l’Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Brasil)
sous la direction de
Madame Christine LEROUX, Professeure, Université de Toulon
Et
Monsieur Carlson Pereira de Souza, Professeur, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Brasil)
Co-encadré par Monsieur Madjid ARAB, Maitre de conférences-HDR, Université de Toulon
soutiendra publiquement sa thèse en vue de l'obtention du
Doctorat en Chimie, spécialité Chimie des Matériaux
sur le thème suivant :
le jeudi 06 décembre 2018
à 09h00, heure brésilienne – (14h00, heure française)
à l’Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Brasil) – Escola de Ciência e Technologia –ECT – Auditorium de l’École de Science et Technologie
devant un jury composé de :
Pr LONGO Elson, Rapporteur, Universidade Federal do Saõ Carlos, Brésil
Dr HDR FERRASSE Jean Henry, Rapporteur, Aix Marseille Université, France
Dr COULET Marie-Vanessa, Examinatrice, CNRS Aix Marseille Université, France
Pr MORES DE ABREU Cesar Augusto Examinateur, Universidade Federal do Permambuco, Brésil
Pr CASTELLA PERGHER Sibèle Berenice Examinatrice, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brésil
Dr HDR ARAB Madjid Co encadrant, Université de Toulon, France
Pr LEROUX Christine Directrice de thèse, Université de Toulon, France
Pr PEREIRA DE SOUZA Carlson Directeur de thèse, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brésil
Dr PEREIRA LEITE José Yvan, Invité, Instituto Federal do Tecnologia do Rio Grande do Norte, Brésil
Résumés :
Des tungstates (Ce,Sr)WO4 ont été élaborés par la méthode EDTA citrate. Pour la première fois, un tungstate ternaire de cérium et de strontium, de structure quadratique, a été synthétisé. Il s’agit d’une structure scheelite lacunaire en cations avec 35% de cérium et en substitution sur le site A de la scheelite ABO4, de formule chimique Sr1/2Ce5/14□1/7WO4. La caractérisation structurale avancée par diffraction de rayons X et microscopie électronique a montré que le groupe d’espace pertinent était I-4 et non pas I41/a , avec une contraction des paramètres de maille et une distortion des polyèdres AO8. Des modulations incommensurables limitées à des nanodomaines de 10-20 nm, ainsi que d’une mise en ordre partielle des cations et lacunes ont été mis en évidence. L’efficacité catalytique de ce composé ternaire, pour la production d’hydrogène par conversion du méthane, a été mesurée et comparée à celles des tungstates binaires. L’oxydation partielle du méthane, menant à la production d’hydrogène, est réalisée pour une gamme de températures et de concentration en CH4. La conduction électrique dans ce nouveau composé, avec une faible énergie d’activation, favorise cette oxydation du méthane. Un prototype de réacteur membranaire a été conçu et réalisé.
Mot clés : tungstates, phase incommensurable, scheelite, catalyse, production d’hydrogène
Synthesis, catalytic and conduction properties studies of (Sr,Ce)WO4; application to methane conversion
(Ce,Sr)WO4 tungstates were synthezised using the EDTA citrate method. For the first time, a ternary tungstate with cerium and strontium was synthezised. The structure is a lacunar scheelite one, with as much as 35% cerium substituted on the A site of ABO4, leading to a formula Sr1/2Ce5/14□1/7WO4. Advanced structural characterization performed with X rays diffraction and high resolution electron microscopy showed a reduction in symetry, with a I-4 space group instead of I41/a, with smaller cell parametrs and AO8 polyhedra distortions. Incommensurate modulations of the structure were shown to be limited to nanodomains, 10-20 nm in size, and partial ordering of cations and vacancies were evidenced. The catalytic efficiency of the ternary compound for hydrogen production through methane conversion was investigated and compared to those of binary tungstates. Partial oxydation leading to hydrogen production is realised in a given temperature and CH4 concentration range. The electrical conduction of this new compound, with a weak activation energy, favors this partial oxydation. La conduction électrique dans ce nouveau composé, avec une faible énergie d’activation, favorise cette oxydation du méthane. A menbrane reactor prototyp was conceived and built.
Keywords: tungstates, incommensurable phase, scheelite, catalysis, hydrogen production
