Dispersions of transition-metal-based phases in mesostructured silica matrixes: preparation of high-performance catalytic materials

La découverte du fait que les matrices de silice mésostructurées et ordonnées (MSO) peuvent accueillir et stabiliser des nanocristaux a transformé la préparation des matériaux catalytiques. Il est maintenant possible de sélectionner les matériaux de manière à obtenir une charge importante de phase catalytique (PC) dans des emplacements différents de la matrice mésoporeuse hôte et, dans certains cas, d'associer plusieurs fonctions chimiques dans un seul nanocomposite. Les conditions de préparation de composites catalytiques de type hôte-invité sont décrits, ainsi que la préparation et l'évaluation d'ensembles de nanocristaux représentatifs, tels que WS2, MoS2, WO3, ZrO2 (tétragonal), TiO2 (anatase), Cs2.5H0.5PW12O40, de cages d'alumine et d'espèces moléculaires de H3PW12O40, insérés dans une MSO (SBA-15 ou MCM-41) chargée à 35-80 % en masse. Des méthodes d'ancrage particulières conduisent à une distribution uniforme des nanoparticules dans les nanotubes de silice et, à forte charge, sur la surface extérieure des microcristaux de la MSO. Les PC à thermostabilité élevée du fait de leur stabilisation dans les MSO ont montré des performances supérieures d'un facteur 1,5-5 par rapport aux catalyseurs de référence communément employés en hydrotraitement, dans des réactions en milieu acide et en oxydation des hydrocarbures. Les limitations dues à la diffusion lors des réactions catalytiques impliquant les composites PC/MSO ont été estimées négligeables. Le seul facteur limitant l'accessibilité des réactifs aux PC est le bouchage partiel des mésopores de la MSO.