Properties of copper species stabilized in zeolite nanocrystals

203 Pages·2017·6.94 MB·English

by  Anastasia Kharchenko

Properties of copper species stabilized in zeolite
nanocrystals
Anastasia Kharchenko
To cite this version:
Anastasia Kharchenko. Properties of copper species stabilized in zeolite nanocrystals. Organic chem-
istry. Normandie Université, 2017. English. ￿NNT: 2017NORMC220￿. ￿tel-01661295￿
HAL Id: tel-01661295
https://theses.hal.science/tel-01661295
Submitted on 11 Dec 2017
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THESE
Pour obtenir le diplôme de doctorat
Spécialité : Chimie
Préparée au sein de l’ENSICAEN et de l’UNICAEN
Properties of copper species stabilized in zeolite nanocrystals
Présentée et soutenue par
Anastasia KHARCHENKO
Thèse soutenue publiquement le 06/06/2017
devant le jury composé de
Professeur, Institute of Optical Materials
and Technologies ‘‘Acad. J. Malinowski’’,
Madame Tsvetanka BABEVA Rapporteur
Bulgarian Academy of Sciences, Sofia,
Bulgaria
Senior scientist, Sandia National
Madam Tina M. NENOFF Rapporteur
Laboratories, Albuquerque, USA
Monsieur Marco DATURI Professeur, ENSICAEN, Caen, France Examinateur
DR1, CNRS, LCS ENSICAEN, Caen,
Madame Svetlana MINTOVA Directeur de thèse
France
Monsieur Vincent DE WAELE CR1, CNRS, LASIR, Lille, France Codirecteur de thèse
Thèse dirigée par Svetlana Mintova et Vincent DE WAELE, Laboratoire Catalyse et Spectrochimie

To my Family
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Acknowledgements
First and foremost, I would like to express my deepest gratitude to my research supervisors Dr.
Svetlana Mintova and Dr. Vincent De Waele for the great opportunity to do my PhD research
and for their scientific guidance. I would like to acknowledge the financial support from ANR
TAR-G-ED project.
Next, I would like to acknowledge Dr. Vladimir Zholobenko for many interesting, stimulating,
motivating and fruitful discussions. I am truly grateful to him for all his help, time and an extra-
ordinary will to share his knowledge and experience with people. I am also grateful to Prof.
Marco Daturi, Dr. Olivier Marie, Dr. Guillaume Clet, Dr. Aurélie Vicente, Dr. Mohamad El
Roz for having an opportunity to work with them and learn from them, for their time, guidance
and helpful discussions, and for their constant support and motivation. I would like to thank
Dr. Fredéric Thibault-Starzyk for welcoming me in LCS, Prof. Christian Fernandez, Prof.
Pierre Gilson, Dr. Sébastien Thomas, Dr. Hervé Vesin, Dr. Tzonka Mineva and Dr. Olivier
Poizat for their cooperation, advices, and interest in the present work.
Further, I am sincerely thankful to the members of the jury of my thesis, Prof. Tsvetanka
Babeva, Dr. Tina M. Nenoff and Prof. Marco Daturi for accepting the manuscript and providing
their suggestions for further improvements of my work.
I would like to thank all LCS and LASIR members for their help and support during my stay.
I would like to express my gratitude to Dr. Philippe Bazin, Dr. Jaafar El Fallah, Mme. Valérie
Ruaux, Mr. Yoann Levaque, Mr. Sébastien Aiello, Mr. Benjamin Foucault, Mr. Pascal Roland,
Mme. Marie Desmurs and Dr. Isabelle De Waele for their support and constant help on the
technical part of the experiments. I would also like to thank Mme. Nathalie Perrier, Mme
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Nathalie Maillot, Mme Blandin Rabelle and Mme Sophie Greard who helped me with the
administration work.
I want to express my gratitude to all my friends, that I have met for the past three years and my
friends from Moscow, and there are not enough words and not enough pages to say how
thankful I am. But I would like to acknowledge several people whose presence made my life
special, they are Olga Bulgakova, Aleksey Bolshakov, Mattéo Brykaert, Roman Gritsenko,
Roman Belykh, Igor and Anna Telegeiev, Moussa and Sarah Zaarour, Veselina Georgieva, Ana
Palčić, Lukasz Kubiak, Małgorzata Łukarska, Silvia Pompa, Eddy Dib, Shashikant Kadam, Nancy
Artioli, Elilzabeth Dominguez Garcia, Sandra Palma del Valle, Julien Grand, Aleksandr Shiskin,
Sergei Balashov and Ekaterina Blokhina.
Finally, I would like to express my deepest gratitude to my family for their support, faith, and
confidence in me. I thank with all my heart my beloved Dušan for being with me, sharing joys
and sorrows, for his patience and love.
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Résumé
Il est connu que le progrès social à long terme et la croissance économique, mais aussi la
sécurité et la pérennité écologique, nécessitent des alternatives aux carburants et produits
chimiques à base de pétrole. Parmi les sources d'énergies renouvelables, la plus abondante est
de loin le soleil. Son utilisation pour la production d'énergie requiert une méthode de captage
et de stockage.
Le développement des nouveaux matériaux performants ne peut pas être considéré seulement
par rapport aux performances des matériaux récemment synthétisés. Donc, de nouvelles
méthodes pour la préparation de matériaux de taille nanométrique doivent être développées
tout en tenant compte des préoccupations économiques et environnementales mondiales. Ainsi,
avec ces idées en tête, le défi de ce travail a été de préparer des nanomatériaux de zéolithe
contenant du métal tout en étant fortement actifs, sélectifs, stables, robustes et peu coûteux. Le
cuivre a été choisi, en tant que métal non-noble abondant, de par sa haute conductivité, ses
propriétés catalytiques et son faible coût. Les zéolithes contenant du cuivre suscitent un vif
intérêt de par le prix faible du cuivre et son excellente activité catalytique pour une vaste
gamme de réactions, y compris la réduction catalytique sélective de NO, la synthèse et la
décomposition du méthanol et d’autres alcools supérieurs, etc. Dans ce travail, des zéolithes de
tailles nanométriques ont été utilisées comme hôte pour le cuivre de par leur haute capacité
d’échange ionique, grande surface, un système de pores et une topologie réguliers donnant des
emplacements définis pour le cuivre. La performance de ces matériaux dans les applications
mentionnées ci-dessus dépend de l'emplacement, la coordinence, la réactivité et la mobilité du
cuivre dans la charpente zéolithique.
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