Conventional hydrothermal process versus microwave-assisted hydrothermal synthesis of La1−xAgxMnO3+δ (x = 0, 0.2) perovskites used in methane combustion

A study on the synthesis of La1−xAgxMnO3+δ (x = 0, 0.2) using a microwave process (MWhyd) has been carried out by comparing the heating time and reaction temperature with the same factor under conventional thermal process (CHhyd). Experiments have been conducted using the hydrothermal method at medium pressure (T = 200 °C, P = 20 atm) followed by a thermal treatment of the precursor at 700 °C (10 h).Structural and physico-chemical properties of the catalysts were investigated using X-ray diffraction (XRD), BET sorption, temperature-programmed reduction or desorption, mass spectrometry (TPR-MS and TPD-MS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). While CHhyd and MWhyd powder catalysts exhibited the same XRD patterns indexed as pure perovskite structure, their surface physico-chemical properties were found to be strongly influenced by the preparation method. The effect of the nature of oxygen species, their amount and mobility, evidenced by temperature programmed experiments, on the catalytic properties in methane combustion in the presence and in the absence of hydrogen sulphide has been studied. MWhyd-La0.8Ag0.2MnO3+δ catalysts were found to exhibit a much better performance in methane combustion together with higher resistance to sulphur poisoning than CHhyd catalysts.

RésuméUne étude sur la préparation de La1−xAgxMnO3+δ (x = 0, 0.2) en utilisant la synthèse hydrothermale conventionnelle (CHhyd) et sous irradiation micro-onde (MWhyd) a été réalisée en comparant les temps de chauffe et les températures de réaction des deux procédés. Les expériences ont été conduites en utilisant la méthode hydrothermale à moyenne pression (T = 200 °C, P = 20 atm) suivie d'un traitement du précurseur à 700 °C (10 h).Les propriétés structurales et physicochimiques des catalyseurs ont été caractérisées par diffraction des rayons X (XRD), par mesure d'aire BET, par réduction ou désorption en température programmée couplée à la spectrométrie de masse (RTP-SM et DTP-SM) et par XPS. Alors que les catalyseurs CHhyd et MWhyd présentent des diffractogrammes identiques caractéristiques d'une structure pérovskite pure, leurs propriétés physicochimiques superficielles sont fortement affectées par la méthode de préparation. La nature des espèces oxygène, leur quantité ainsi que leur mobilité mis en évidence par les expériences en température programmée ont été étudiées en ce qui concerne les propriétés catalytiques des solides en combustion du méthane, en présence et en l'absence de sulfure d'hydrogène. Comparé aux catalyseurs CHhyd préparés de façon conventionnelle, le catalyseur MWhyd-La0.8Ag0.2MnO3+δ a montré à la fois une meilleure performance en combustion du méthane et une bonne résistance à l'empoisonnement par le soufre.