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Auteur Maria Rosa Axet Marti |
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Faire une suggestion Affiner la rechercheNanoparticules mono- et bimétallique stabilisées par des liquides ioniques fonctionnalisés : synthèse et application en catalyse / Deepthy Krishnan
Titre : Nanoparticules mono- et bimétallique stabilisées par des liquides ioniques fonctionnalisés : synthèse et application en catalyse Type de document : texte imprimé Auteurs : Deepthy Krishnan ; Karine Philippot, Directeur de thèse ; Anders Riisager, Directeur de thèse ; Maria Rosa Axet Marti, Directeur de thèse Année de publication : 2023 Langues : Anglais (eng) Tags : Nanoparticules métaux de transition Liquides ioniques Hydrogénation Styrène Catalyse Nanochimie Résumé : "Les nanoparticules métalliques (NPMs) sont des matériaux attractifs reconnus pour leur application dans le domaine de la catalyse en raison de leur remarquable rapport surface-volume élevé induisant un grand nombre de sites actifs potentiels. Il est bien connu que les stabilisateurs jouent un rôle important dans la synthèse et la performance catalytique des NPMs. Ils protègent la structure des NP, prévenant ainsi leur agglomération ou agrégation qui peut survenir en raison de leur énergie de surface élevée. De plus, les stabilisateurs peuvent influencer les propriétés électroniques des NP, optimisant leur réactivité et leur sélectivité dans les réactions catalytiques. Ainsi, le choix approprié et l'utilisation des stabilisateurs sont des facteurs cruciaux pour modifier et améliorer la performance des NP dans une large gamme de réactions catalytiques, y compris l'hydrogénation de divers substrats. Parmi tous les stabilisateurs possibles pour les NPMs, les liquides ioniques (LI) peuvent être utilisés pour la synthèse des NPMs. Les LI possèdent des propriétés physiques et chimiques intrigantes et présentent l'avantage d'agir à la fois comme stabilisateur et solvant dans la réaction, entraînant une utilisation réduite de produits chimiques et limitant les déchets, ce qui réduit l'empreinte environnementale. L'ajustement soigneux des LI à base d'imidazolium avec des groupes fonctionnels s'est avéré être une manière pertinente d'améliorer la performance catalytique des NPMs. Dans ce contexte, une série de NPMs de Ru et de Ni a été synthétisée par l'approche organométallique dans des liquides ioniques d'imidazolium fonctionnalisés (LIF) avec des groupes méthoxy- et cyano- (abrégés en MEM, MME et CN). Des RuNPs bien dispersées et de taille étroite, variant de 1,3 à 2,2 nm, ont été obtenues ainsi que des NiNPs variant de 2,8 à 6,9 nm en fonction de la fonctionnalisation des LI. L'analyse thermogravimétrique (TGA) et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) ont permis d'étudier l'interaction entre les NP et les LI. Les RuNPs stabilisées par les LIF contenant du méthoxy (MEM et MME) ont montré un bon équilibre entre l'activité catalytique et la stabilité lorsqu'elles ont été appliquées dans l'hydrogénation du styrène à des conditions de réaction douces. De plus, les Ru/LIF ont montré une sélectivité complète envers l'éthylbenzène à des conditions de réaction plus douces (5 bar, 30 °C) que celles rapportées dans la littérature pour d'autres catalyseurs RuNP. Tous les systèmes Ni/LI se sont avérés être des catalyseurs efficaces pour l'hydrogénation du 2-cyclohexé-1-none dans les conditions de réaction appliquées (rapport substrat/Ni de 100/1, 130 °C, 10 bar H2), fournissant une conversion complète du substrat et une sélectivité complète envers l'hydrogénation de la liaison oléfinique en un court laps de temps de réaction (1 h). Des RuReNPs bimétalliques ont également été synthétisées avec une taille moyenne de 1,6 et 3,3 nm dans des LI non fonctionnalisés (H) et MEM, respectivement, mais aucun des systèmes n'a catalysé l'hydrogénation des amides, réputée être une réaction difficile en raison de la haute stabilité des amides. En résumé, le travail de thèse a conduit à la synthèse de nouvelles NPMs Ru, Ni et RuRe dans des LI MEM et MME, ainsi qu'à des perspectives sur les relations entre structure et performance en catalyse d'hydrogénation. Ce travail ouvre des perspectives pour le développement futur dans les domaines de la nanochimie et de la catalyse sélective." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse et Université technique du Danemark Date_soutenance : 28/11/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/5958/ Nanoparticules mono- et bimétallique stabilisées par des liquides ioniques fonctionnalisés : synthèse et application en catalyse [texte imprimé] / Deepthy Krishnan ; Karine Philippot, Directeur de thèse ; Anders Riisager, Directeur de thèse ; Maria Rosa Axet Marti, Directeur de thèse . - 2023.
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Tags : Nanoparticules métaux de transition Liquides ioniques Hydrogénation Styrène Catalyse Nanochimie Résumé : "Les nanoparticules métalliques (NPMs) sont des matériaux attractifs reconnus pour leur application dans le domaine de la catalyse en raison de leur remarquable rapport surface-volume élevé induisant un grand nombre de sites actifs potentiels. Il est bien connu que les stabilisateurs jouent un rôle important dans la synthèse et la performance catalytique des NPMs. Ils protègent la structure des NP, prévenant ainsi leur agglomération ou agrégation qui peut survenir en raison de leur énergie de surface élevée. De plus, les stabilisateurs peuvent influencer les propriétés électroniques des NP, optimisant leur réactivité et leur sélectivité dans les réactions catalytiques. Ainsi, le choix approprié et l'utilisation des stabilisateurs sont des facteurs cruciaux pour modifier et améliorer la performance des NP dans une large gamme de réactions catalytiques, y compris l'hydrogénation de divers substrats. Parmi tous les stabilisateurs possibles pour les NPMs, les liquides ioniques (LI) peuvent être utilisés pour la synthèse des NPMs. Les LI possèdent des propriétés physiques et chimiques intrigantes et présentent l'avantage d'agir à la fois comme stabilisateur et solvant dans la réaction, entraînant une utilisation réduite de produits chimiques et limitant les déchets, ce qui réduit l'empreinte environnementale. L'ajustement soigneux des LI à base d'imidazolium avec des groupes fonctionnels s'est avéré être une manière pertinente d'améliorer la performance catalytique des NPMs. Dans ce contexte, une série de NPMs de Ru et de Ni a été synthétisée par l'approche organométallique dans des liquides ioniques d'imidazolium fonctionnalisés (LIF) avec des groupes méthoxy- et cyano- (abrégés en MEM, MME et CN). Des RuNPs bien dispersées et de taille étroite, variant de 1,3 à 2,2 nm, ont été obtenues ainsi que des NiNPs variant de 2,8 à 6,9 nm en fonction de la fonctionnalisation des LI. L'analyse thermogravimétrique (TGA) et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) ont permis d'étudier l'interaction entre les NP et les LI. Les RuNPs stabilisées par les LIF contenant du méthoxy (MEM et MME) ont montré un bon équilibre entre l'activité catalytique et la stabilité lorsqu'elles ont été appliquées dans l'hydrogénation du styrène à des conditions de réaction douces. De plus, les Ru/LIF ont montré une sélectivité complète envers l'éthylbenzène à des conditions de réaction plus douces (5 bar, 30 °C) que celles rapportées dans la littérature pour d'autres catalyseurs RuNP. Tous les systèmes Ni/LI se sont avérés être des catalyseurs efficaces pour l'hydrogénation du 2-cyclohexé-1-none dans les conditions de réaction appliquées (rapport substrat/Ni de 100/1, 130 °C, 10 bar H2), fournissant une conversion complète du substrat et une sélectivité complète envers l'hydrogénation de la liaison oléfinique en un court laps de temps de réaction (1 h). Des RuReNPs bimétalliques ont également été synthétisées avec une taille moyenne de 1,6 et 3,3 nm dans des LI non fonctionnalisés (H) et MEM, respectivement, mais aucun des systèmes n'a catalysé l'hydrogénation des amides, réputée être une réaction difficile en raison de la haute stabilité des amides. En résumé, le travail de thèse a conduit à la synthèse de nouvelles NPMs Ru, Ni et RuRe dans des LI MEM et MME, ainsi qu'à des perspectives sur les relations entre structure et performance en catalyse d'hydrogénation. Ce travail ouvre des perspectives pour le développement futur dans les domaines de la nanochimie et de la catalyse sélective." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse et Université technique du Danemark Date_soutenance : 28/11/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/5958/
Titre : Conception rationnelle de catalyseurs à base de nanoparticules bimétalliques : application à la valorisation de la biomasse Type de document : texte imprimé Auteurs : Miquel Cardona Farreny ; Maria Rosa Axet Marti, Directeur de thèse ; Karine Philippot, Directeur de thèse Année de publication : 2023 Langues : Anglais (eng) Tags : 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL NANOCHIMIE CATALYSE NANOPARTICULES BIMETALLIQUES BIOMASSE FURFURAL Résumé : "L'accumulation de crises sociales, économiques et énergétiques depuis des décennies conduit la société à une situation critique. La dépendance aux combustibles fossiles pour la production d'énergie et de produits chimiques doit être rapidement réduite en remplaçant les sources fossiles par des sources renouvelables. La biomasse lignocellulosique apparaît comme une bonne alternative pour la production de produits chimiques et de carburants durables. Cette matière première renouvelable, composée de cellulose, d'hémicelluloses et de lignine, se trouve en grande partie dans les déchets, le bois, les cultures énergétiques et les résidus agricoles. Les matières premières de deuxième génération issues de la biomasse-permettent la production de carburants liquides chimiquement identiques à ceux issus du pétrole et utilisables dans les moteurs à combustion d'aujourd'hui. Utiliser la biomasse pour la production de produits chimiques est donc une voie prometteuse et d'un grand intérêt pour l'environnement. Plusieurs molécules plateformes, telles que le furfural et le 5-hydroxyméthylfurfural, sont accessibles à partir de la biomasse, pouvant conduire à une vaste gamme de composés à valeur ajoutée. Pour réaliser ces transformations de façon performante, des nanocatalyseurs bimétalliques à base de métaux abondants ont été développés, en pensant à leur incorporation potentielle dans des processus industriels pour la transition énergétique. Une série de matériaux bimétalliques associant le Ru au Ni ou au Cu comme second métal a été synthétisée avec succès et entièrement caractérisée. Différents stabilisants ont été utilisés, tels que la polyvinylpyrrolidone, la diphényl-2-pyridylphosphine et l'hexadécylamine, conduisant à des nanomatériaux bimétalliques RuNi et RuCu bien contrôlés et de très petite taille (<2nm), avec différents ratios en métaux. Des homologues monométalliques ont aussi été préparés à des fins de comparaison. Les nanoparticules RuNi/PVP ont montré des effets synergiques entre les métaux dans l'hydrogénation catalytique efficace et sélective du furfural et du 5-hydroxyméthylfurfural. Des calculs DFT par modélisation des nanoparticules de Ru, Ni et RuNiavec adsorption de diverses espèces à leur surface ont permis de mieux comprendre les résultats expérimentaux. Les résultats obtenus confirment l'activité et la sélectivité observées en catalyse. Lorsqu'utilisées comme catalyseurs dans la même réaction d'hydrogénation, les nanoparticules de RuCu/PVP sont moins performantes que les homologues monométalliques correspondants et que les nanoparticules RuNi/PVP. Les nanoparticules RuNi/PVP et RuNi/PPh2Py ont également catalysé l'hydrogénation sélective de la quinoléine, en observant une dépendance de l'activité par rapport à la température et la teneur en Ru. En utilisant le 1-propanol comme solvant, la N-alkylation du substrat s'est produite de façon notable à partir de 125ºC. Le deutérium étant un isotope stable et sûr de l'hydrogène, les molécules marquées au deutérium suscitent un grand intérêt, notamment dans l'industrie médicinale et pharmaceutique pour la conception de nouveaux médicaments. Les nanoparticules Ru/PVP ont été testées pour la deutération d'une série de substrats modèles (4-méthoxyaniline, 4-trifluorométhylbenzaldéhyde, méthyl-2,3-O-Isopropylidène-β-D-ribofuranoside et adénosine). Malgré l'absence dedeutération, des réactions intéressantes de déprotection et d'épimérisation ont été observées pour les trois premiers substrats. Avec l'adénosine, la deutération a eu lieu de manière sélective. Ce travail décrit la synthèse de nouveaux nanomatériaux bimétalliques présentant des propriétés modulables et prometteuses pour la catalyse. L'hydrogénation de molécules dérivées de la biomasse, telles que le furfural et le 5-hydroxyméthylfurfural, a été menée avec succès. Des nanoparticules monométalliques de Ru/PVP ont également permis de catalyser des réactions de deutération." Document : Thèse de doctorat Date_soutenance : 25/01/2023 Ecole_doctorale : Science de la matière (université Toulouse III P. Sabatier) Domaine : Chimie organométallique de coordination Localisation : LCC En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/5654/ Conception rationnelle de catalyseurs à base de nanoparticules bimétalliques : application à la valorisation de la biomasse [texte imprimé] / Miquel Cardona Farreny ; Maria Rosa Axet Marti, Directeur de thèse ; Karine Philippot, Directeur de thèse . - 2023.
Langues : Anglais (eng)
Tags : 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL NANOCHIMIE CATALYSE NANOPARTICULES BIMETALLIQUES BIOMASSE FURFURAL Résumé : "L'accumulation de crises sociales, économiques et énergétiques depuis des décennies conduit la société à une situation critique. La dépendance aux combustibles fossiles pour la production d'énergie et de produits chimiques doit être rapidement réduite en remplaçant les sources fossiles par des sources renouvelables. La biomasse lignocellulosique apparaît comme une bonne alternative pour la production de produits chimiques et de carburants durables. Cette matière première renouvelable, composée de cellulose, d'hémicelluloses et de lignine, se trouve en grande partie dans les déchets, le bois, les cultures énergétiques et les résidus agricoles. Les matières premières de deuxième génération issues de la biomasse-permettent la production de carburants liquides chimiquement identiques à ceux issus du pétrole et utilisables dans les moteurs à combustion d'aujourd'hui. Utiliser la biomasse pour la production de produits chimiques est donc une voie prometteuse et d'un grand intérêt pour l'environnement. Plusieurs molécules plateformes, telles que le furfural et le 5-hydroxyméthylfurfural, sont accessibles à partir de la biomasse, pouvant conduire à une vaste gamme de composés à valeur ajoutée. Pour réaliser ces transformations de façon performante, des nanocatalyseurs bimétalliques à base de métaux abondants ont été développés, en pensant à leur incorporation potentielle dans des processus industriels pour la transition énergétique. Une série de matériaux bimétalliques associant le Ru au Ni ou au Cu comme second métal a été synthétisée avec succès et entièrement caractérisée. Différents stabilisants ont été utilisés, tels que la polyvinylpyrrolidone, la diphényl-2-pyridylphosphine et l'hexadécylamine, conduisant à des nanomatériaux bimétalliques RuNi et RuCu bien contrôlés et de très petite taille (<2nm), avec différents ratios en métaux. Des homologues monométalliques ont aussi été préparés à des fins de comparaison. Les nanoparticules RuNi/PVP ont montré des effets synergiques entre les métaux dans l'hydrogénation catalytique efficace et sélective du furfural et du 5-hydroxyméthylfurfural. Des calculs DFT par modélisation des nanoparticules de Ru, Ni et RuNiavec adsorption de diverses espèces à leur surface ont permis de mieux comprendre les résultats expérimentaux. Les résultats obtenus confirment l'activité et la sélectivité observées en catalyse. Lorsqu'utilisées comme catalyseurs dans la même réaction d'hydrogénation, les nanoparticules de RuCu/PVP sont moins performantes que les homologues monométalliques correspondants et que les nanoparticules RuNi/PVP. Les nanoparticules RuNi/PVP et RuNi/PPh2Py ont également catalysé l'hydrogénation sélective de la quinoléine, en observant une dépendance de l'activité par rapport à la température et la teneur en Ru. En utilisant le 1-propanol comme solvant, la N-alkylation du substrat s'est produite de façon notable à partir de 125ºC. Le deutérium étant un isotope stable et sûr de l'hydrogène, les molécules marquées au deutérium suscitent un grand intérêt, notamment dans l'industrie médicinale et pharmaceutique pour la conception de nouveaux médicaments. Les nanoparticules Ru/PVP ont été testées pour la deutération d'une série de substrats modèles (4-méthoxyaniline, 4-trifluorométhylbenzaldéhyde, méthyl-2,3-O-Isopropylidène-β-D-ribofuranoside et adénosine). Malgré l'absence dedeutération, des réactions intéressantes de déprotection et d'épimérisation ont été observées pour les trois premiers substrats. Avec l'adénosine, la deutération a eu lieu de manière sélective. Ce travail décrit la synthèse de nouveaux nanomatériaux bimétalliques présentant des propriétés modulables et prometteuses pour la catalyse. L'hydrogénation de molécules dérivées de la biomasse, telles que le furfural et le 5-hydroxyméthylfurfural, a été menée avec succès. Des nanoparticules monométalliques de Ru/PVP ont également permis de catalyser des réactions de deutération." Document : Thèse de doctorat Date_soutenance : 25/01/2023 Ecole_doctorale : Science de la matière (université Toulouse III P. Sabatier) Domaine : Chimie organométallique de coordination Localisation : LCC En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/5654/
Titre : Controlled synthesis and characterization of ru-fullerene nanostructures and their catalytic applications Type de document : texte imprimé Auteurs : Faqiang Leng ; Philippe Serp, Directeur de thèse ; Maria Rosa Axet Marti, Directeur de thèse Année de publication : 2016 Langues : Anglais (eng) Tags : RUTHENIUM NANOPARTICULES C60 C66(COOH)12 CATALYSE HYDROGENATION NITROBENZENE,CINNAMALDEHYDE Résumé : "Le travail décrit dans cette thèse vise à produire des nanostructures bien ordonnées présentant une forte activité catalytique sur la base d’ensembles de nanoparticules de ruthénium et de fullerènes/fullerènes fonctionnalisés. Le Chapitre 1 présente une analyse bibliographique sur l’utilisation des fullerènes en catalyse hétérogène, en mettant en avant leurs propriétés particulières telles que la stabilité thermique, une grande capacité d'adsorption d'hydrogène et la capacité d’obtenir diverses coordinations. Le Chapitre 2 décrit la synthèse et la caractérisation de nanostructures Ru@C60 obtenues par la réaction de décomposition par au dihydrogène du complexe [Ru(COD)(COT)] en présence de C60. L'effet du solvant et des rapports de Ru/C60 utilisés durant la réaction ont été étudiés. Plusieurs caractérisations d’objets sphériques Ru@C60 et des calculs DFT nous permettent de proposer une voie pour leur formation. Le Chapitre 3 présente la préparation de nouveaux nano-assemblages obtenus à partir de [Ru(COD)(COT)] et de fullerènes fonctionnalisés en utilisant la même méthode décrite dans le chapitre 2. Tout d'abord la synthèse de fullerènes fonctionnalisés C66(COOH)12 est détaillée, puis la synthèse et la caractérisation des nanostructures Ru@C66(COOH)12 ont été étudiés. Le Chapitre 4 décrit l'utilisation de ces nanomatériaux en catalyse. Nous avons préparé trois Ru@fullerene: Ru@C60 dans du dichlorométhane, T-Ru@C60 dans le toluène et Ru@C66(COOH)12. Ensuite, l'activité catalytique et la sélectivité des catalyseurs préparés Ru@C60, T-Ru@C60 et Ru@C66(COOH)12 ont été étudiées pour l'hydrogénation du nitrobenzène et du cinnamaldéhyde. Des calculs DFT ont permis de rationaliser les résultats obtenus pour l'hydrogénation sélective de nitrobenzène sur Ru@C60." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse Date_soutenance : 06/10/2016 Ecole_doctorale : Science de la matière (Institut National Polytechnique de Toulouse) Domaine : Chimie organométallique de coordination En ligne : https://oatao.univ-toulouse.fr/16619/ Controlled synthesis and characterization of ru-fullerene nanostructures and their catalytic applications [texte imprimé] / Faqiang Leng ; Philippe Serp, Directeur de thèse ; Maria Rosa Axet Marti, Directeur de thèse . - 2016.
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Tags : RUTHENIUM NANOPARTICULES C60 C66(COOH)12 CATALYSE HYDROGENATION NITROBENZENE,CINNAMALDEHYDE Résumé : "Le travail décrit dans cette thèse vise à produire des nanostructures bien ordonnées présentant une forte activité catalytique sur la base d’ensembles de nanoparticules de ruthénium et de fullerènes/fullerènes fonctionnalisés. Le Chapitre 1 présente une analyse bibliographique sur l’utilisation des fullerènes en catalyse hétérogène, en mettant en avant leurs propriétés particulières telles que la stabilité thermique, une grande capacité d'adsorption d'hydrogène et la capacité d’obtenir diverses coordinations. Le Chapitre 2 décrit la synthèse et la caractérisation de nanostructures Ru@C60 obtenues par la réaction de décomposition par au dihydrogène du complexe [Ru(COD)(COT)] en présence de C60. L'effet du solvant et des rapports de Ru/C60 utilisés durant la réaction ont été étudiés. Plusieurs caractérisations d’objets sphériques Ru@C60 et des calculs DFT nous permettent de proposer une voie pour leur formation. Le Chapitre 3 présente la préparation de nouveaux nano-assemblages obtenus à partir de [Ru(COD)(COT)] et de fullerènes fonctionnalisés en utilisant la même méthode décrite dans le chapitre 2. Tout d'abord la synthèse de fullerènes fonctionnalisés C66(COOH)12 est détaillée, puis la synthèse et la caractérisation des nanostructures Ru@C66(COOH)12 ont été étudiés. Le Chapitre 4 décrit l'utilisation de ces nanomatériaux en catalyse. Nous avons préparé trois Ru@fullerene: Ru@C60 dans du dichlorométhane, T-Ru@C60 dans le toluène et Ru@C66(COOH)12. Ensuite, l'activité catalytique et la sélectivité des catalyseurs préparés Ru@C60, T-Ru@C60 et Ru@C66(COOH)12 ont été étudiées pour l'hydrogénation du nitrobenzène et du cinnamaldéhyde. Des calculs DFT ont permis de rationaliser les résultats obtenus pour l'hydrogénation sélective de nitrobenzène sur Ru@C60." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse Date_soutenance : 06/10/2016 Ecole_doctorale : Science de la matière (Institut National Polytechnique de Toulouse) Domaine : Chimie organométallique de coordination En ligne : https://oatao.univ-toulouse.fr/16619/
