Increasing the porosity of zeolites

Augmentation de la porosité des zéolithes Les zéolites sont des catalyseurs industriels importants ; leur sélectivité basée sur la forme unique de leurs pores est à l’origine de plusieurs applications importantes. Cependant, la seule présence des micropores limitent le transport de réactifs et de produits et par la suite entrave l’efficacité de zéolites. Surmonter ou réduire les limitations de diffusion dans les zéolites est important pour améliorer leurs performances catalytiques et leurs capacités séparation. Le présent sujet de doctorat rapporte la préparation de zéolites avec une porosité accrue par la méthode de post-synthèse « etching ». Ce travail vise à créer une porosité secondaire (mésopores) liée à la microporosité native sans altération des propriétés intrinsèques de zéolites. Trois types de zéolites de différentes tailles de pores sont étudiés : petit pore SSZ-13 (CHA), pore moyen ZSM-5 (MFI) et grand pore zéolite L (LTL). L'étude de la Zéolite « L » consiste sur la comparaison des capacités de solutions NH4F et NH4HF2 dans la création des mésopores. Les résultats obtenus montrent que NH4F peut être remplacé par NH4HF2. L’utilisation des solutions de NH4HF2 à 1 et 2 % en masse aboutit à la création d’une (méso-) porosité similaire à celles obtenus avec des solutions de NH4F à 20 et 40 % en masse. Ainsi, en remplaçant NH4F par NH4HF2, on observe une diminution substantielle de la quantité de fluor utilisée. SSZ-13 est traité avec 40 % en masse de NH4F, ce qui a généré des mésopores dans tous les échantillons préparés. Les résultats obtenus révèlent que la génération de mésopores commence à partir de la surface du cristal, en raison des contraintes de diffusion d'ions bifluorure hydratés à travers les petits canaux de pores. Le traitement de zéolites de différentes tailles de pores (8, 10, 12 MR) avec l'acide chromique révèle que ce processus de dissolution dépend de la taille de l'ouverture des pores car les zéolithes à 8 MR et 10 MR sont plus résistantes au traitement à l'acide chromique qu’une zéolite à 12 MR. En général, l'acide chromique ne génère pas de mésopores substantielles. Le nombre de sites acides accessibles dans les dérivés obtenus par « etching » est proche de celui du matériau d'origine, bien qu'une certaine désalumination préférentielle soit observée.