EP1718407A1 - Composition a base d'or et d' oxyde de cerium, procede de preparation et utilisation comme catalyseur, notamment pour l'oxydation du monoxyde de carbone - Google Patents

Composition a base d'or et d' oxyde de cerium, procede de preparation et utilisation comme catalyseur, notamment pour l'oxydation du monoxyde de carbone

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Publication number
EP1718407A1
EP1718407A1 EP05729335A EP05729335A EP1718407A1 EP 1718407 A1 EP1718407 A1 EP 1718407A1 EP 05729335 A EP05729335 A EP 05729335A EP 05729335 A EP05729335 A EP 05729335A EP 1718407 A1 EP1718407 A1 EP 1718407A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gold
cerium oxide
composition according
oxide
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05729335A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Franck Fajardie
Stephan Verdier
Kazuhiko Yokota
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cerdia Produktions GmbH
Original Assignee
Rhodia Acetow GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhodia Acetow GmbH filed Critical Rhodia Acetow GmbH
Publication of EP1718407A1 publication Critical patent/EP1718407A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B01J35/23—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48—Silver or gold
    • B01J23/52—Gold

Definitions

  • the present invention relates to a composition based on gold and cerium oxide, its preparation process and its use as a catalyst, in particular for the oxidation of carbon monoxide.
  • Gold catalysts already exist which are used in particular in CO oxidation processes. Furthermore, a certain number of these oxidation processes take place at relatively low temperatures, for example below 250 ° C., in particular in gas-to-water conversion reactions. We even try to oxidize CO at room temperature, for example in air treatment processes, and / or under harsh conditions such as very high hourly volume velocities (hvv), this is the case for example treatment of cigarette smoke.
  • the catalysts currently available and which can be used from an economic point of view do not have sufficient performance to meet this need.
  • the object of the invention is to provide effective catalysts at low temperatures and / or high hvv.
  • the composition of the invention is based on gold on a support based on cerium oxide and it is characterized in that its halogen content expressed by the halogen / gold molar ratio is at most 0.04 and in that the gold is in the form of particles of size at most 10 nm.
  • the invention also relates to the process for the preparation of this composition which, according to a first embodiment, is characterized in that it comprises the following steps:
  • a compound based on cerium oxide and a compound based on a gold halide is brought into contact by forming a suspension of these compounds, the pH of the medium thus formed being fixed at a value of at least 8 ; - The solid is separated from the reaction medium;
  • the invention also relates to a method according to a second embodiment which is characterized in that it comprises the following steps:, - Gold is deposited on a compound based on cerium oxide by impregnation or by ion exchange;
  • compositions of the invention are effective at low temperatures, at high temperatures and moreover with gold contents which are weak.
  • Other characteristics, details and advantages of the invention will appear even more completely on reading the description which follows, as well as various concrete but nonlimiting examples intended to illustrate it.
  • the periodic classification of the elements to which reference is made in this description is that published in the Supplement to the Bulletin of the departments Chimique de France No. 1 (January 1966). By rare earth is understood the elements of the group constituted by yttrium and the elements of the periodic classification with atomic number included inclusively between 57 and 71.
  • specific surface is understood to mean the BET specific surface determined by nitrogen adsorption in accordance with ASTM standard D 3663-78 based on the BRUNAUER - EMMETT-TELLER method described in the periodical "The Journal of the American Chemical Society, 60, 309 (1938)".
  • the composition of the invention comprises gold and cerium oxide. Cerium oxide forms a support.
  • support must be taken in a broad sense to designate, in the composition of the invention, the constituent (s) which are predominant in the composition, the supported element being present essentially on the surface of these constituents.
  • composition of the invention may contain gold with, in addition, at least one other metallic element chosen from silver, platinum, palladium and copper.
  • this or these other metallic elements may be present for example in an amount of at most 400%, more particularly at most 120% and in particular between 5% and 50% relative to gold, this quantity being expressed in molar% metallic element (s) / gold.
  • Compositions of this type in the case of use at high hvv, can reach their maximum effectiveness even more quickly.
  • the contents of gold, or of gold and aforementioned metallic element, of the composition are not critical, they correspond to the contents generally used in catalysts to obtain a catalytic activity.
  • this content is at most 5%, in particular at most 1%. It can more particularly be at most 0.5% and even at most 0.25%. Grades above 5% are generally of no economic interest.
  • These contents are expressed as a percentage by mass of gold, possibly with the metallic element, relative to the cerium oxide (or to the oxides) which constitutes the support.
  • the support use is made of a compound having a specific surface sufficiently high to allow a dispersion of the gold at its suitable surface so that the gold can have a sufficient catalytic activity.
  • cerium oxides with a stabilized specific surface can be used.
  • cerium oxides which have a high specific surface even after being exposed to high temperatures can be used.
  • These oxides may have surfaces of at least 85m 2 / g, in particular at least 100m 2 / g, after calcination at a temperature between 350 and 450 ° C over a period of 6 hours for example. It is also possible to use the cerium oxide described in EP-A-300 852 which has a specific surface of at least 15 m 2 / g after calcination at a temperature between 800 ° C and 900 ° C for at least 2 hours or alternatively the cerium oxide described in EP-A-388567 which has a surface of at least 190 m / g after calcination at a temperature between 350 ° C and 450 ° C for at least 2 hours with also also a specific surface d '' at least 15m 2 / g after calcination at a temperature between 800 ° C and 900 ° C over the same period.
  • compositions based on a cerium oxide and a zirconium oxide can vary over a wide range, for example in a mass ratio of cerium oxide / zirconium oxide of between 1/99 and 99/1. However, it is possible to use more particularly the compositions for which there is a cerium / zirconium atomic proportion of at least 1. Mention may thus be made of the cerium oxide described in EP-A-207857 which has a specific surface greater than 10 m 2 / g up to a temperature 900 ° C.
  • This oxide may in particular have a zirconium oxide content of between 1 and 20% relative to the weight of the ceric oxide. Mention may also be made of the composition based on cerium oxide and zirconium oxide which is the subject of EP-A-605274 and in which the zirconium is in solid solution in cerium oxide. This composition can have a specific surface of at least 30 m 2 / g after calcination at 800 ° C for 6 hours. It is also possible to use, as support, compositions with high specific surface of the type based on a cerium oxide and a zirconium oxide and at least one oxide chosen from scandium oxide and earth oxides. rare other than cerium. Such compositions are in particular described in EP-A-906244.
  • compositions have a cerium / zirconium atomic proportion of at least 1 as well as a specific surface of at least 35 m 2 / g after calcination for 6 hours at 900 ° C.
  • This surface can more particularly be at least 40 m 2 / g. It can be even more particularly at least 45 m 2 / g.
  • Usable supports are also those based on a cerium oxide and a praseodymium oxide. The amount of praseodymium can vary within wide limits.
  • compositions of this type have after calcination for 6 hours at 400 ° C a surface area of at least 10m2 / g, an d preferably at least 60m2 / g and more preferably at least 80m 2 / g. Compositions of this type are described in EP-A-802824.
  • a compound based on a cerium oxide and at least one oxide of another element metallic M chosen from bismuth and tin, this oxide preferably being in solid solution with cerium oxide Such compounds are described in EP-A-588691.
  • the atomic ratio between the element M and the cerium can be between 1% and 50%.
  • a compound based on a cerium oxide and titanium oxide can be used as support.
  • the atomic ratio between the element Ti and the cerium is less than 50% and between 1% and 50% for example. It should be noted, however, that the compositions based on cerium oxide which have just been described above have been given only by way of examples.
  • compositions having lower surfaces for example less than 80 m 2 / g after calcination at 350 ° C. insofar as, as indicated above, it is sufficient that these compositions have sufficient surfaces to allow gold to play its role of catalyst.
  • the cerium which enters into the constitution of the support is in a form which consists essentially or solely of cerium oxide.
  • amorphous species of the type for example cerium hydroxide or oxyhydroxide are present only in trace amounts, By defining by amorphous any product whose X-ray diffractogram does not have diffraction lines centered on the oxide phase or whose RX diffractogram has halos centered on the oxide phase but whose width at mid-height would make it possible to calculate, according to the Debye-Scherrer method, crystallite sizes less than 2 nm, we must hear, in the scope of the present invention, by the terms: the amorphous species are present only in trace amounts, the fact that the comparison of an RX diagram of a pure cerium oxide with that of an oxide of cerium containing these species does not show detectable differences and in particular does not show halos.
  • the composition of the invention has two specific characteristics.
  • the first is its halogen content.
  • the halogen can more particularly be bromine or chlorine. This content, which is expressed by the halogen / gold molar ratio is at most 0.04. More particularly, it is at most 0.025 and preferably at most 0.01.
  • the halogen determination can be carried out using the following method.
  • the amount of catalyst required for analysis is vaporized in a flame of an oxyhydrogen torch (H 2/0 2 to about 2000 ° C).
  • the resulting vapor is trapped in an aqueous solution containing hydrogen peroxide.
  • a solid residue is obtained at the end of the treatment under an oxyhydrogen torch, this is suspended in the solution from which the combustion gases have been collected (water + H 2 0 2 ) and then filtered.
  • the collected filtrate is then analyzed by ion chromatography and the halogen content calculated by integrating the appropriate dilution factor.
  • the halogen content of the catalyst is calculated taking into account the mass of catalyst used for the analysis.
  • the other characteristic is the size of the gold particles present in the composition. This size is at most 10 nm, preferably at most 3 nm.
  • this size is determined from the analysis of the RX spectra of the composition, using the width (I) at half height of the gold diffraction peak.
  • the size of the particles is proportional to the inverse (1/1) of the value of this width I. It will be noted that the X-ray analysis neither makes it possible to detect a phase corresponding to gold for particles whose size is smaller at 3nm nor to detect gold for gold contents lower than 0.25%. In these two cases, MET analysis can be used.
  • the process for preparing the composition of the invention will now be described. This method can be implemented according to a first embodiment.
  • the first step of the process consists in bringing a compound based on cerium oxide and a compound based on a gold halide and, if appropriate, a compound based on silver , platinum, palladium or copper.
  • This contacting is done by forming a suspension which is generally an aqueous suspension.
  • This starting suspension can be obtained from a preliminary dispersion of a support based on cerium oxide of the type described above, prepared by dispersing this support in a liquid phase, and by mixing with a solution or a dispersion of the gold compound.
  • chlorine or bromine compounds of gold can be used, for example HAuCI 4 chlorauric acid or its salts like NaAuCI 4 which are the most common compounds.
  • the starting suspension can be obtained for example by introducing the solution or dispersion of the gold compound into the dispersion of the support.
  • the pH of the suspension thus formed is brought to a value of at least 8, more particularly at least 8.5 and even more particularly at least 9.
  • a basic compound is added at the same time.
  • the flow rate of basic compound can be adjusted so as to maintain the pH of the medium at a constant value, that is to say a value varying by plus or minus 0.3 pH units relative to the fixed value.
  • products of the hydroxide or carbonate type Mention may be made of alkali or alkaline-earth hydroxides and ammonia. It is also possible to use secondary, tertiary or quaternary amines. Mention may also be made of urea.
  • the basic compound is generally used in the form of a solution.
  • a dispersion of the support and a solution or dispersion of the gold compound which have both been brought beforehand to a pH of at least 8 so that it is not necessary, when brought into contact, to add a basic compound.
  • the contacting of the compound based on cerium oxide and the compound based on gold halide is generally done at room temperature but it is possible to do it hot for example at a temperature of at least 60 ° vs.
  • the suspension formed during the first step of the process is generally kept under stirring for a period of a few minutes.
  • the solid is separated from the reaction medium, by any known means. The solid thus obtained is then washed with a basic solution.
  • this basic solution has a pH of at least 8, more particularly at least 9.
  • the basic solution can be based on the same basic compounds as those which have been mentioned above.
  • This washing can be carried out by any suitable method, for example using the piston washing technique or by redispersion. In the latter case, the solid is redispersed in the basic solution and then, generally after stirring, the solid is separated from the liquid medium. Washing with the basic solution can be repeated several times if necessary. It can be followed, possibly by washing with water. After washing, the solid obtained is generally dried. Drying can be done by any suitable method, for example in air or by freeze-drying. It is generally not necessary to carry out a calcination.
  • the product can be subjected, in particular after drying, to a reduction treatment.
  • This treatment is carried out in such a way that the whole of the gold element has a degree of oxidation lower than its degree of oxidation before treatment, this degree of oxidation before treatment generally being 3.
  • the degree of oxidation of gold can be determined by techniques known to those skilled in the art, for example by the programmed temperature reduction method (RTP) or by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Different types of reduction treatment can be considered.
  • a chemical reduction by bringing the product into contact with a reducing agent such as ferrous, citrate or stannous ions, oxalic acid, citric acid, hydrogen peroxide, hydrides such as NaBH 4 , hydrazine (NH 2 -NH 2 ), formaldehyde in aqueous solution (H 2 CO), phosphorous reducers including tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride or NaH 2 P0 2 .
  • This treatment can be done by suspending the product in an aqueous medium containing the reducing agent or also on the product in the reaction medium after the deposition of the gold.
  • the treatment can be done, in this case, on a solution or suspension of the product or even on a powder.
  • these treatments can be done before or after the washing step described above.
  • the reduction treatment can be carried out by gas using a reducing gas which can be chosen from hydrogen, carbon monoxide or hydrocarbons, this gas can be used in any volume concentration. It is particularly possible to use hydrogen diluted in argon. In the case of a reduction treatment according to the latter type, this is done after the aforementioned washing step.
  • the treatment is carried out at a temperature which is at most 200 ° C., preferably at most 180 ° C.
  • the duration of this treatment can be between 0.5 and 6 hours in particular.
  • calcination can optionally be carried out as described above.
  • the method of the invention can also be implemented according to a second embodiment which will now be described.
  • the first step consists in depositing gold and, where appropriate silver, platinum, palladium or copper, on the compound based on cerium oxide by impregnation or by ion exchange.
  • the impregnation method is well known. Preferably dry impregnation is used.
  • Dry impregnation consists in adding to the product to be impregnated, here the support based on cerium oxide, a volume of a solution of the gold compound which is equal to the pore volume of the solid to be impregnated.
  • the gold compound is here of the same type as that which has been described above for the first embodiment. Ion exchange deposition is also a known method. The same type of gold compound can also be used there as above.
  • the product from the previous step is then washed with a basic solution whose pH is at least 10, preferably at least 11. This washing can be done in the same way and with the same basic compounds as that which has been described for the method according to the first mode.
  • compositions of the invention as obtained by the process described above are in the form of powders but they can optionally be shaped to be in the form of granules, beads, cylinders, extrusions or honeycombs. variable dimensions.
  • compositions of the invention can be used in catalytic systems comprising a coating (wash coat) based on these compositions, on a substrate of the type, for example metallic or ceramic monolith.
  • the coating may for example include alumina.
  • the deposition of gold can also take place on a support previously put into a form of the type given above.
  • the compositions of the invention as described above or obtained by the process detailed above, can be used more particularly, as catalysts, in the processes implementing an oxidation of carbon monoxide. They are very particularly effective for processes of this type which are carried out at low temperatures, by which is meant temperatures of at most 250 ° C. They are even effective at room temperature.
  • ambient temperature is meant here and for the whole of the description, unless otherwise indicated, a temperature of at most 50 ° C., more particularly in a range from 10 ° C. to 40 ° C.
  • they can also be effective under high hvv conditions which, for example, may be at least up to 600,000 cm 3 / g cata / h.
  • the catalytic composition can be in the form of a powder. It can also undergo an adequate shaping, for example, it can be in the form of granules or flakes.
  • the particle size of the composition can be between 1 ⁇ m and 200 ⁇ m. In the case of granules, this size can be between 700 ⁇ m and 1500 ⁇ m, for the pearls, the size can be between 200 ⁇ m and 700 ⁇ m and between 100 ⁇ m and 1500 ⁇ m for the flakes.
  • the catalytic composition can be incorporated by mixing or bonding with the fiber which constitutes the filter of the cigarette (for example cellulose acetate) during the manufacture of the filter, in particular in the case of so-called “Dual filter” or “Triple filter” filters. ".
  • the catalytic composition can also be deposited on the internal part of the paper wrapping the cable constituting the filter ("tipping paper") in the case of a filter of the "Patch filter” type.
  • the catalytic composition may also be introduced into the cavity of a "Cavity filter” type filter.
  • the reduction treatment of the composition can be carried out once it has been incorporated into the filter. The reduction treatment is then carried out according to the methods which have been described above.
  • the amount of catalyst composition used is not critical. It is limited in particular by the dimensions of the filter and the pressure drop due to the presence of the composition in the filter. It is generally at most 350 mg per cigarette, preferably it is between 20 mg and 100 mg per cigarette.
  • the invention therefore relates to a cigarette filter, which contains a composition as described above or obtained by the method detailed above.
  • cigarette must be taken in the broad sense to cover any article intended to be smoked and containing tobacco wrapped in a tube for example based on paper or tobacco. This term therefore also applies here to cigars and cigarillos.
  • results are given for the oxidation of CO. These results were obtained by implementing the catalytic CO oxidation test which is described below.
  • the catalytic compound is tested in the form of flakes of 125 to 250 ⁇ m which are obtained by tableting, grinding and sieving the powder of catalytic compound.
  • the catalytic compound is placed in the reactor on a frit which acts as a physical support for the powder.
  • a synthetic mixture containing 1 to 10% vol of CO, 10% vol of C0 2 , 10% vol of 0 2 , 1.8% vol of H 2 0 in N 2 is passed over the catalyst.
  • the gas mixture circulates continuously in a quartz reactor containing between 25 and 200 mg of catalytic compound with a flow rate of 30 L / h.
  • silicon carbide SiC is added so that the sum of the masses of the catalytic compound and SiC is equal to 200 mg.
  • SiC is inert with respect to the CO oxidation reaction and plays here the role of diluent making it possible to ensure the homogeneity of the catalytic bed.
  • the gases leaving the reactor are analyzed by spectroscopy infrared at intervals of approximately 10s in order to measure the conversion of CO to C0 2 .
  • T50% the temperature at which 50% of the CO present in the gas stream is converted to C0 2 .
  • EXAMPLE 1 40 g of a Rhodia cerium oxide powder with a surface area of 170 m 2 / g are dispersed with stirring in 250 ml of water. The pH of the suspension is then adjusted to 9 by adding a solution of Na 2 C0 3 1 M. At the same time 0.8 g of HAuCI 4 .3H 2 0 (Sigma-Aldrich) are dissolved in
  • the gold solution is then added in one hour to the suspension of cerium oxide.
  • the pH of the suspension is maintained between pH 8.7 and 9.3 during the addition of the gold solution by adding a solution of Na 2 C0 3 1 M.
  • the resulting suspension is kept stirring for 20 minutes before being filtered under vacuum.
  • the cake obtained is redispersed in a solution of Na 2 C0 3 at pH 9 whose volume is equivalent to that of the mother liquors eliminated during the first filtration step.
  • the suspension is kept stirring for 20 minutes. This basic washing procedure is repeated 2 more times.
  • the cake obtained is finally redispersed in a volume of water equivalent to the volume of mother liquor eliminated during the first filtration and then filtered under vacuum.
  • the washed cake is dried in air at 100 ° C for 2 hours and then treated
  • EXAMPLE 2 The catalyst is prepared according to the same protocol as that described in Example 1 except that the washed cake is dried by lyophilization before the treatment under hydrogen. The analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • EXAMPLE 3 The catalyst is prepared according to the same protocol as that described in Example 1, except that the product is dried by lyophilization and is not treated under hydrogen after the drying step. The analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • COMPARATIVE EXAMPLE 4 The catalyst is prepared according to the same protocol as that described in Example 1 except that the product is not washed (nor washed with the solution of
  • EXAMPLE 6 The catalyst is prepared according to the same protocol as that described in Example 1 except that 0.4 g of HAuCI 4 .3H 2 0 was added instead of 0.8 g and that the washed cake was freeze-dried before treatment with hydrogen. The analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • EXAMPLE 7 The catalyst is prepared according to the same protocol as that described in Example 1 except that 0.2 g of HAuCI .3H 2 0 was added instead of 0.8 g and that the washed cake was lyophilized before hydrogen treatment. The analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • COMPARATIVE EXAMPLE 8 This example describes a product for which the gold is deposited on the support by a process having pH conditions different from those of the invention and without basic washing. 3 g of the starting cerium oxide powder of Example 1 are dispersed in 300 ml of water at 60 ° C with stirring.
  • COMPARATIVE EXAMPLE 9 This example describes a product for which the gold is deposited on the support by an impregnation process without basic washing.
  • the catalyst is obtained by impregnating an aqueous solution of
  • the aqueous solution is evaporated and dried.
  • the powder obtained is then calcined for 2 hours in air at 500 ° C and then treated for 1 hour at 500 ° C under a mixture of hydrogen diluted to 5% in nitrogen.
  • the analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • EXAMPLE 10 40 g of cerium oxide (starting powder of Example 1) are impregnated with 14 ml of a 0.15M aqueous solution of HAuCI 4 , 3H 2 0.
  • the paste is suspended in 500 ml of an aqueous solution previously adjusted to pH 11 with Na 2 C0 3 .
  • the suspension is kept stirring for 2 hours.
  • the pH of the suspension is maintained at pH 11 by adding an aqueous solution of Na 2 C0 3 to 2 M.
  • the suspension is then filtered under vacuum.
  • the cake obtained is resuspended in a volume of pure water equivalent to the volume of mother liquors eliminated during the filtration step.
  • the suspension is filtered and the cake obtained is lyophilized.
  • the powder obtained is treated for 1 hour at 170 ° C. under a mixture of hydrogen diluted to 10% in argon.
  • the analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • EXAMPLE 11 An example of the preparation of a catalyst in the form of granules is given here. 21 g of granules of cerium oxide (Ce0 2 ) / alumina (Al 2 0 3 ) 90/10 by weight of oxide and specific surface 140 m 2 / g are placed in a column. This column is connected by a circulation system to a reactor (1) containing 125 g of water. At the same time, 0.4 g of HAuCI 4 , 3H 2 0 is dissolved in a reactor (2) containing 125 g of water. The solution contained in the reactor (1) is circulated through the column containing the Ce0 2 / Al 2 0 3 granules with a flow rate of 10mL / min.
  • the pH of the reactor (1) adjusted to 11 using a solution of Na 2 C0 3 1 M.
  • the gold solution is introduced with stirring in the reactor (1) in 30 min.
  • the pH is maintained at 11 in the reactor (1) with a solution of Na 2 C0 3 1 M.
  • the solution is kept under stirring for 1 hour after the addition of the gold solution.
  • the circulation is stopped between the reactor (1) and the column.
  • the mother solution is drawn off, then replaced with 250 g of water (pH adjusted to 11 with 1 M Na 2 C0 3 at room temperature). Circulation is resumed between the reactor (1) and the column for 10 min. This operation is repeated twice before two new washes with 450 g of water.
  • the granules are separated from the washing solution and then lyophilized. They are then reduced for 2 h at 170 ° C. by a gas mixture composed of 3 vol% of dihydrogen diluted in argon.
  • the analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • EXAMPLE 12 40 g of a Rhodia cerium oxide powder with a surface area of 170 m 2 / g are dispersed with stirring in 250 ml of water. The pH of the suspension is then adjusted to 11 by adding a 1 M NaOH solution. At the same time, 0.8 g of HAuCI, 3H 2 0 (Sigma-Aldrich) are dissolved in 250 ml of water. The gold solution is then added in one hour to the suspension of cerium oxide. The pH of the suspension is maintained between pH 10.7 and 11.3 during the addition of the gold solution by adding a 1M NaOH solution. 27.3 g of sodium citrate (Sigma-Aldrich) are then added. The resulting suspension is kept stirring for 20 minutes before being filtered under vacuum.
  • the cake obtained is redispersed in a NaOH solution at pH 11, the volume of which is equivalent to that of the mother liquors eliminated during the first filtration step.
  • the suspension is kept stirring for 20 minutes. This basic washing procedure is repeated 2 more times.
  • the cake obtained is finally redispersed in a volume of water equivalent to the volume of mother liquor eliminated during the first filtration and then filtered under vacuum.
  • the washed cake is filtered under vacuum and then calcined for 2 hours at 200 ° C. in air.
  • the analyzes carried out on the catalyst give the results which appear in Table 1 below.
  • 100 mg of catalytic compound in powder form is introduced into the enclosure using a device avoiding any contact with the atmosphere outside the enclosure. The origin of the times is determined by the introduction of the catalyst into the enclosure.
  • the gas phase is homogenized using a magnetic stirrer.
  • the gaseous phase of the enclosure is removed through a septum using the sampling device with which a branded Micro GC HP M200 chromatograph is equipped. Hewlett Packard.
  • a second step 200 mg of catalytic compound in powder form are introduced into the enclosure using a device avoiding any contact with the atmosphere outside the enclosure.
  • the origin of the times is determined by the introduction of the catalyst into the enclosure.
  • the gas phase is homogenized using a recirculation pump, the flow rate of which is fixed at 13.5 L / min.
  • the gaseous phase of the enclosure is removed through a septum and then analyzed by gas chromatography.
  • H 2 0, CO, C0 2 and CH 3 CH 2 SH are analyzed on a Hewlett Packard Micro GC HP M200 chromatograph using the sampling device with which this analyzer is equipped.
  • EXAMPLE 15 The catalyst according to the example is used in the test which has been described above. The results obtained at room temperature for the conversion of valeric acid are given in table 6 below.
  • EXAMPLE 16 The catalyst according to example 1 is used in the test which has been described above. The results obtained at table 7 are given at room temperature for the conversion of 200 vpm of trimethylamine.

Abstract

L'invention concerne une composition ô base d'or sur un support ô base d'oxyde de cérium qui est caractérisée en ce que sa teneur en halogène exprimée par le rapport molaire halogène/or est d'au plus 0,04 et en ce que l'or se présente sous forme de particules de taille d'au plus 10 nm. Elle est obtenue par un procédé dans lequel on met en contact un composé ô base d'oxyde de cérium et un composé ô base d'un halogénure d'or en formant une suspension de ces composés, le pH du milieu ainsi formé étant fixé ô une valeur d'au moins 8; puis on sépare le solide du milieu réactionnel et on lave le solide avec une solution basique. Cette composition peut être utilisée comme catalyseur dans des procédés d'oxydation du monoxyde de carbone, de traitement de fumées de cigarette ou de traitement de l'air.

Description

COMPOSITION A BASE D'OR ET D'OXYDE DE CERIUM, PROCEDE DE PREPARATION ET UTILISATION COMME CATALYSEUR, NOTAMMENT POUR L'OXYDATION DU MONOXYDE DE CARBONE
La présente invention concerne une composition à base d'or et d'oxyde de cerium, son procédé de préparation et son utilisation comme catalyseur, notamment pour l'oxydation du monoxyde de carbone. Il existe déjà des catalyseurs à base d'or qui sont utilisés notamment dans des procédés d'oxydation du CO. Par ailleurs, un certain nombre de ces procédés d'oxydation se déroulent à des températures relativement basses, par exemple inférieures à 250°C, notamment dans des réactions de conversion du gaz à l'eau (water gas shift). On cherche même à oxyder le CO à la température ambiante, par exemple dans des procédés de traitement de l'air, et/ou dans des conditions dures telles que des vitesses volumiques horaires (vvh) très élevées, c'est le cas par exemple du traitement des fumées de cigarettes. Les catalyseurs disponibles actuellement et qui sont utilisables d'un point de vue économique ne présentent pas des performances suffisantes pour répondre à ce besoin. L'objet de l'invention est de fournir des catalyseurs efficaces à températures faibles et/ou à vvh élevées. Dans ce but, la composition de l'invention est à base d'or sur un support à base d'oxyde de cerium et elle est caractérisée en ce que sa teneur en halogène exprimée par le rapport molaire halogène/or est d'au plus 0,04 et en ce que l'or se présente sous forme de particules de taille d'au plus 10 nm. L'invention concerne aussi le procédé de préparation de cette composition qui, selon un premier mode de réalisation, est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- on met en contact un composé à base d'oxyde de cerium et un composé à base d'un halogénure d'or en formant une suspension de ces composés, le pH du milieu ainsi formé étant fixé à une valeur d'au moins 8; - on sépare le solide du milieu réactionnel;
- on lave le solide avec une solution basique. L'invention concerne aussi un procédé selon un deuxième mode de réalisation qui est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : , - on dépose de l'or sur un composé à base d'oxyde de cerium par imprégnation ou par échange ionique;
- on lave le solide issu de l'étape précédente avec un solution basique présentant un pH d'au moins 10. Les compositions de l'invention sont efficaces à des températures basses, à des vvh élevées et en outre avec des teneurs en or qui sont faibles. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront encore plus complètement à la lecture de la description qui va suivre, ainsi que des divers exemples concrets mais non limitatifs destinés à l'illustrer. La classification périodique des éléments à laquelle il est fait référence dans cette description est celle publiée dans le Supplément au Bulletin de la Société Chimique de France n° 1 (janvier 1966). Par terre rare on entend les éléments du groupe constitué par l'yttrium et les éléments de la classification périodique de numéro atomique compris inclusivement entre 57 et 71. On entend par surface spécifique, la surface spécifique B.E.T. déterminée par adsorption d'azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER - EMMETT- TELLER décrite dans le périodique "The Journal of the American Chemical Society, 60, 309 (1938)". Comme indiqué plus haut, la composition de l'invention comprend de l'or et de l'oxyde de cerium. L'oxyde de cerium forme un support. Le terme « support » doit être pris dans un sens large pour désigner, dans la composition de l'invention, le ou les constituants qui sont majoritaires dans la composition, l'élément supporté étant présent essentiellement en surface de ces constituants. Pour simplifier, on parlera dans la suite de la description de support et de phase supportée mais on comprendra que l'on ne sortirait pas du cadre de la présente invention dans le cas où un élément décrit comme appartenant à la phase supportée serait présent dans le support, par exemple en y ayant été introduit lors de la préparation même du support. II faut noter que la composition de l'invention peut contenir de l'or avec, en outre, au moins un autre élément métallique choisi parmi l'argent, le platine, le palladium et le cuivre. Dans ce cas, ce ou ces autres éléments métalliques peuvent être présents par exemple dans une quantité d'au plus 400%, plus particulièrement d'au plus 120% et notamment comprise entre 5% et 50% par rapport à l'or, cette quantité étant exprimée en % molaire élément(s) métallique(s)/or. Les compositions de ce type, dans le cas d'une utilisation à forte vvh, peuvent atteindre encore plus rapidement leur efficacité maximale. Les teneurs en or, ou en or et élément métallique précité, de la composition ne sont pas critiques, elles correspondent aux teneurs généralement utilisées dans les catalyseurs pour obtenir une activité catalytique. A titre d'exemple, cette teneur est d'au plus 5%, notamment d'au plus 1 %. Elle peut être plus particulièrement d'au plus 0,5% et même d'au plus 0,25%. Des teneurs supérieures à 5% n'ont généralement pas d'intérêt d'un point de vue économique. Ces teneurs sont exprimées en pourcentage massique d'or, éventuellement avec l'élément métallique, par rapport à l'oxyde de cerium (ou aux oxydes) qui constitue le support. En ce qui concerne le support, on utilise un composé présentant une surface spécifique suffisamment élevée pour permettre une dispersion de l'or à sa surface convenable pour que l'or puisse avoir une activité catalytique suffisante. On peut utiliser notamment les oxydes de cerium à surface spécifique stabilisée. On entend par là les oxydes de cerium qui présentent une surface spécifique élevée même après avoir été exposés à des températures élevées. On peut ainsi mentionner les oxydes de cerium décrits dans les demandes de brevet EP-A-153227, EP-A-153228, EP-A-239478, EP-A-
275733. Ces oxydes peuvent présenter des surfaces d'au moins 85m2/g, notamment d'au moins 100m2/g, après calcination à une température comprise entre 350 et 450°C sur une durée de 6 heures par exemple. On peut utiliser aussi l'oxyde de cerium décrit dans EP-A-300852 qui présente une surface spécifique d'au moins 15m2/g après calcination à une température comprise entre 800°C et 900°C pendant 2 heures au moins ou encore l'oxyde de cerium décrit dans EP-A-388567 qui présente une surface d'au moins 190m /g après calcination à une température comprise entre 350°C et 450°C pendant 2 heures au moins avec en outre aussi une surface spécifique d'au moins 15m2/g après calcination à une température comprise entre 800°C et 900°C sur la même durée. Comme support intéressant et aussi à haute surface spécifique, on peut utiliser encore des compositions à base d'un oxyde de cerium et d'un oxyde de zirconium. Les proportions respectives en cerium et en zirconium dans ces compositions peuvent varier dans une large gamme par exemple dans un rapport en masse oxyde de cérium/oxyde de zirconium compris entre 1/99 et 99/1. Toutefois, on peut utiliser plus particulièrement les compositions pour lesquelles on a une proportion atomique cérium/zirconium d'au moins 1. On peut citer ainsi l'oxyde de cerium décrit dans EP-A-207857 qui présente une surface spécifique supérieure à 10 m2/g jusqu'à une température de 900°C. Cet oxyde peut présenter notamment une teneur en oxyde de zirconium comprise entre 1 et 20% par rapport au poids de l'oxyde cérique. On peut aussi mentionner la composition à base d'oxyde de cerium et d'oxyde de zirconium qui fait l'objet de EP-A-605274 et dans laquelle le zirconium est en solution solide dans l'oxyde de cerium. Cette composition peut présenter une surface spécifique d'au moins 30 m2/g après calcination à 800°C pendant 6 heures. On peut encore utiliser, comme support, des compositions à haute surface spécifique du type à base d'un oxyde de cerium et d'un oxyde de zirconium et d'au moins un oxyde choisi parmi l'oxyde de scandium et les oxydes de terres rares autres que le cerium. De telles compositions sont notamment décrites dans EP-A-906244. Dans ce dernier document les compositions présentent une proportion atomique cérium/zirconium d'au moins 1 ainsi qu'une surface spécifique d'au moins 35m2/g après calcination 6 heures à 900°C. Cette surface peut être plus particulièrement d'au moins 40m2/g. Elle peut être encore plus particulièrement d'au moins 45m2/g. Ces compositions peuvent répondre à la formule CexZryMzθ2 dans laquelle M représente au moins un élément choisi dans le groupe comprenant le scandium et les terres rares à l'exception du cerium et z présente de préférence une valeur d'au plus 0,3 et qui peut être plus particulièrement comprise entre 0,02 et 0,2, le rapport x/y peut être compris entre 1 et 19, plus particulièrement entre 1 et 9 et encore plus particulièrement entre 1 ,5 et 4, les valeurs des bornes autres que 0 étant incluses et x, y et z étant liés par la relation x+y+z=1. Des supports utilisables sont aussi ceux à base d'un oxyde de cerium et d'un oxyde de praséodyme. La quantité de praséodyme peut varier dans de larges limites. Généralement, cette proportion peut aller jusqu'à un rapport massique exprimé en oxyde de praséodyme par rapport à l'oxyde de cerium de 50%. Elle est habituellement d'au moins 0,5%. Cette proportion peut ainsi être comprise entre 1 et 40%, notamment entre 1 et 20%, plus particulièrement entre 1 et 10%. Selon une variante, la composition peut comprendre en outre du zirconium. Enfin, les compositions de ce type présentent après calcination 6 heures à 400°C une surface spécifique d'au moins 10m2/g, de préférence d'au moins 60m2/g et plus particulièrement d'au moins 80m2/g. Des compositions de ce type sont décrites dans EP-A-802824. Il est encore possible d'utiliser pour la présente invention un composé à base d'un oxyde de cerium et d'au moins un oxyde d'un autre élément métallique M choisi parmi le bismuth et l'étain, cet oxyde se trouvant de préférence en solution solide avec l'oxyde de cerium. De tels composés sont décrits dans EP-A-588691. Le rapport atomique entre l'élément M et le cerium peut être compris entre 1 % et 50%. On peut enfin utiliser comme support un composé à base d'un oxyde de cerium et d'oxyde de titane. Le rapport atomique entre l'élément Ti et le cerium est inférieur à 50% et compris entre 1% et 50% par exemple. On notera bien toutefois que les compositions à base d'oxyde de cerium qui viennent d'être décrites ci-dessus n'ont été données qu'à titre d'exemples. II est tout à fait possible d'utiliser des compositions présentant des surfaces moins élevées, par exemple inférieures à 80m2/g après calcination à 350°C dans la mesure où, comme indiqué plus haut, il suffit que ces compositions possèdent des surfaces suffisantes pour permettre à l'or de jouer son rôle de catalyseur. On notera enfin ici que, dans le cadre de la présente invention, le cerium qui rentre dans la constitution du support se présente sous une forme qui consiste essentiellement ou uniquement en de l'oxyde de cerium. Par « consiste essentiellement » on entend ici que des espèces amorphes du type par exemple hydroxyde ou oxyhydroxyde de cerium ne sont présentes qu'à l'état de traces, En définissant par amorphe tout produit dont le diffractogramme RX ne présente pas de raies de diffraction centrées sur la phase oxyde ou dont le diffractogramme RX présente des halos centrées sur la phase oxyde mais dont la largeur à mi-hauteur permettrait de calculer selon la méthode de Debye-Scherrer des tailles de cristallites inférieures à 2 nm, on doit entendre, dans le cadre de la présente invention, par les termes : les espèces amorphes ne sont présentes qu'à l'état de traces, le fait que la comparaison d'un diagramme RX d'un oxyde de cerium pur avec celui d'un oxyde de cerium contenant ces espèces ne fait pas apparaître de différences décelables et notamment ne fait pas apparaître de halos. Ces commentaires s'appliquent au cas où le support comprend des oxydes de plusieurs éléments tels que décrits plus haut (zirconium, terres rares, titane notamment). Dans ce cas, ces éléments sont aussi essentiellement ou uniquement sous forme oxyde au sens donné plus haut. La composition de l'invention présente deux caractéristiques spécifiques. La première est sa teneur en halogène. L'halogène peut être plus particulièrement le brome ou le chlore. Cette teneur, qui est exprimée par le rapport molaire halogène/or, est d'au plus 0,04. Plus particulièrement, elle est d'au plus 0,025 et de préférence d'au plus 0,01. Le dosage de l'halogène peut être réalisé en mettant en œuvre la méthode suivante. La quantité de catalyseur nécessaire à l'analyse est vaporisée dans la flamme d'un chalumeau oxhydrique (mélange H2/02 à environ 2000°C). La vapeur résultante est piégée dans une solution aqueuse contenant de l'eau oxygénée. Dans le cas où un résidu solide est obtenu à l'issue du traitement sous chalumeau oxhydrique celui-ci est mis en suspension dans la solution où ont été recueillis les gaz de combustion (eau + H202) puis on filtre. Le filtrat recueilli est ensuite analysé par chromatographie ionique et la teneur en halogène calculée en intégrant le facteur de dilution adéquat. On calcule enfin la teneur en halogène du catalyseur en tenant compte de la masse de catalyseur utilisée pour l'analyse. L'autre caractéristique est la taille des particules d'or présentes dans la composition. Cette taille est d'au plus 10 nm, de préférence d'au plus 3 nm. Ici, et pour l'ensemble de la présente description, cette taille est déterminée à partir de l'analyse des spectres RX de la composition, en utilisant la largeur (I) à mi hauteur du pic de diffraction de l'or. La taille des particules est proportionnelle à l'inverse (1/1) de la valeur de cette largeur I. On notera que l'analyse RX ne permet ni de détecter une phase correspondant à l'or pour des particules dont la taille est inférieure à 3nm ni de détecter l'or pour des teneurs en or inférieures à 0,25%. Dans ces deux cas, on peut utiliser l'analyse MET. Le procédé de préparation de la composition de l'invention va maintenant être décrit. Ce procédé peut être mis en œuvre selon un premier mode de réalisation. Dans ce premier mode, la première étape du procédé consiste à mettre en contact un composé à base d'oxyde de cerium et un composé à base d'un halogenure d'or et, le cas échéant d'un composé à base d'argent, de platine, de palladium ou de cuivre. Cette mise en contact se fait en formant une suspension qui est généralement une suspension aqueuse. Cette suspension de départ peut être obtenue à partir d'une dispersion préliminaire d'un support à base d'oxyde de cerium du type décrit plus haut, préparée en dispersant ce support dans une phase liquide, et par mélange avec une solution ou une dispersion du composé d'or. Comme composé de ce type, on peut utiliser les composés chlorés ou bromes de l'or, par exemple l'acide chloraurique HAuCI4 ou ses sels comme NaAuCI4 qui sont les composés les plus courants. Dans le cas de la préparation d'une composition comprenant aussi de l'argent, du platine, du palladium ou du cuivre, on peut choisir comme composé de ces éléments les sels d'acides inorganiques comme les nitrates, les sulfates ou les chlorures. On peut aussi utiliser les sels d'acides organiques et notamment les sels d'acides carboxyliques aliphatiques saturés ou les sels d'acides hydroxycarboxyliques. A titre d'exemples, on peut citer les formiates, acétates, propionates, oxalates ou les citrates. On peut citer enfin en particulier pour le platine l'hydroxyde de platine (II) tétramine. Pour la suite de la description du procédé on ne mentionnera que le composé à base de l'halogénure d'or mais on devra comprendre que la description s'applique de même aussi au cas où on mettrait en œuvre un composé de l'argent, du platine, du palladium ou du cuivre tel que décrit ci- dessus. La suspension de départ peut être obtenue par exemple en introduisant dans la dispersion du support la solution ou dispersion du composé d'or. Selon une caractéristique spécifique du procédé, le pH de la suspension ainsi formée est amené à une valeur d'au moins 8, plus particulièrement d'au moins 8,5 et encore plus particulièrement d'au moins 9. De préférence, on maintient le pH à la valeur d'au moins 8 lors de la formation de la suspension, lors de la mise en contact du composé à base d'oxyde de cerium et du composé à base de halogenure d'or par introduction concomitante d'un composé basique. Par exemple lorsque l'on procède en introduisant dans la dispersion du support la solution ou dispersion du composé d'or, on ajoute en même temps un composé basique. Le débit de composé basique peut être ajusté de manière à maintenir le pH du milieu à une valeur constante, c'est à dire une valeur variant de plus ou moins 0,3 unité de pH par rapport à la valeur fixée. Comme composé basique, on peut utiliser notamment les produits du type hydroxyde ou carbonate. On peut citer les hydroxydes d'alcalins ou d'alcalino-terreux et l'ammoniaque. On peut aussi utiliser les aminés secondaires, tertiaires ou quaternaires. On peut aussi mentionner l'urée. Le composé basique est généralement utilisé sous forme d'une solution. Selon une variante du procédé, il est possible de mettre en œuvre une dispersion du support et une solution ou dispersion du composé d'or qui ont été toutes les deux préalablement amenées à un pH d'au moins 8 de sorte qu'il n'est pas nécessaire, lors de leur mise en contact, de rajouter un composé basique. La mise en contact du composé à base d'oxyde de cerium et du composé à base d'halogénure d'or se fait généralement à température ambiante mais il est possible de la faire à chaud par exemple à une température d'au moins 60°C. La suspension formée lors de la première étape du procédé est généralement maintenue sous agitation pendant une durée de quelques minutes. Dans une deuxième étape, on sépare le solide du milieu réactionnel, par tout moyen connu. Le solide ainsi obtenu est ensuite lavé avec une solution basique. De préférence, cette solution basique présente un pH d'au moins 8, plus particulièrement d'au moins 9. La solution basique peut être à base des mêmes composés basiques que ceux qui ont été mentionnés plus haut. Ce lavage peut être réalisé selon toute méthode convenable, par exemple en utilisant la technique du lavage piston ou par redispersion. Dans ce dernier cas, on redisperse le solide dans la solution basique puis, généralement après un maintien sous agitation, on sépare le solide du milieu liquide. Le lavage avec la solution basique peut être répété plusieurs fois si nécessaire. Il peut être suivi, éventuellement par un lavage à l'eau. A l'issue du lavage, le solide obtenu est généralement séché. Le séchage peut être fait par toute méthode convenable, par exemple à l'air ou encore par lyophilisation. Il n'est généralement pas nécessaire de procéder à une calcination. Cependant, une telle calcination n'est pas exclue, de préférence à faible température, c'est-à-dire à au plus 250°C pour une durée d'au plus 4 heures par exemple et sous air. Selon une variante de l'invention, on peut faire subir au produit, notamment après le séchage, un traitement de réduction. Ce traitement est conduit de manière telle que la totalité de l'élément or présente un degré d'oxydation inférieure à son degré d'oxydation avant le traitement, ce degré d'oxydation avant traitement étant généralement de 3. Le degré d'oxydation de l'or peut être déterminé par des techniques connues de l'homme du métier par exemple par la méthode de réduction en température programmée (RTP) ou par spectroscopie de photoélectron X (XPS). Différents types de traitement de réduction peuvent être envisagés. On peut tout d'abord effectuer une réduction chimique en mettant en contact le produit avec un réducteur tel que des ions ferreux, citrates ou stanneux, l'acide oxalique, l'acide citrique, l'eau oxygénée, les hydrures comme NaBH4, l'hydrazine (NH2-NH2), le formaldéhyde en solution aqueuse (H2CO), les réducteurs phosphores dont le chlorure de tétrakis(hydroxyméthyl)phosphonium ou le NaH2P02. Ce traitement peut se faire en mettant en suspension le produit dans un milieu aqueux contenant le réducteur ou aussi sur le produit dans le milieu réactionnel après le dépôt de l'or. Dans le cas de la mise en œuvre de ce type de réduction, il peut être avantageux de faire ensuite une calcination dans les conditions décrites ci- dessus. On peut aussi faire une réduction sous rayons ultra-violets; le traitement pouvant se faire, dans ce cas, sur une solution ou suspension du produit ou encore sur une poudre. Dans le cas de ces deux types de traitement de réduction, ces traitements peuvent se faire avant ou après l'étape de lavage décrite plus haut. Enfin, le traitement de réduction peut se faire par voie gaz en utilisant un gaz réducteur qui peut être choisi parmi l'hydrogène, le monoxyde de carbone ou les hydrocarbures, ce gaz pouvant être utilisé dans une concentration volumique quelconque. On peut utiliser tout particulièrement de l'hydrogène dilué dans de l'argon. Dans le cas d'un traitement de réduction selon ce dernier type, celui-ci se fait après l'étape de lavage précitée. Dans ce cas, le traitement se fait à une température qui est d'au plus 200°C, de préférence d'au plus 180°C. La durée de ce traitement peut être comprise entre 0,5 et 6 heures notamment. A l'issue du traitement de réduction on peut éventuellement effectuer une calcination telle que décrite plus haut. Le procédé de l'invention peut aussi être mis en œuvre selon un second mode de réalisation qui va maintenant être décrit. La première étape consiste à déposer l'or et, le cas échéant de l'argent, du platine, du palladium ou du cuivre, sur le composé à base d'oxyde de cerium par imprégnation ou par échange ionique. La méthode par imprégnation est bien connue. On utilise de préférence l'imprégnation à sec. L'imprégnation à sec consiste à ajouter au produit à imprégner, ici le support à base d'oxyde de cerium, un volume d'une solution du composé d'or qui est égal au volume poreux du solide à imprégner. Le composé d'or est ici du même type que celui qui a été décrit plus haut pour le premier mode de réalisation. Le dépôt par échange ionique est aussi une méthode connue. On peut utiliser là aussi le même type de composé d'or que précédemment. Dans la seconde étape du procédé, le produit issu de l'étape précédente est ensuite lavé avec une solution basique dont le pH est d'au moins 10, de préférence d'au moins 11. Ce lavage peut se faire de la même manière et avec les mêmes composés basiques que ce qui a été décrit pour le procédé selon le premier mode. Par ailleurs, on peut mettre en œuvre aussi dans ce second mode de réalisation un traitement de réduction et de séchage de la même manière que ce qui a été décrit plus haut. Enfin, il faut noter qu'il est aussi possible, dans le cas de la préparation d'une composition à base, outre l'or, d'un autre élément métallique, de déposer dans un premier temps cet élément métallique sur le support, par exemple par imprégnation, puis, dans un deuxième temps, de procéder au dépôt de l'or en suivant les procédés qui viennent d'être décrits. Les compositions de l'invention telles qu'obtenues par le procédé décrit ci-dessus se présentent sous forme de poudres mais elles peuvent éventuellement être mises en forme pour se présenter sous forme de granulés, billes, cylindres, extrudés ou nids d'abeille de dimensions variables. Elles peuvent être utilisées dans des systèmes catalytiques comprenant un revêtement (wash coat) à base de ces compositions, sur un substrat du type par exemple monolithe métallique ou en céramique. Le revêtement peut par exemple comporter de l'alumine. On peut noter que le dépôt de l'or peut aussi se faire sur un support préalablement mis sous une forme du type donné ci- dessus. Les compositions de l'invention, telles que décrites ci-dessus ou obtenues par le procédé détaillé plus haut, peuvent être utilisées plus particulièrement, à titre de catalyseurs, dans les procédés mettant en œuvre une oxydation du monoxyde de carbone. Elles sont tout particulièrement efficaces pour des procédés de ce type qui sont mis en oeuvre à des températures basses, on entend par là des températures d'au plus 250°C. Elles sont même efficaces à température ambiante. Par température ambiante, on entend ici et pour l'ensemble de la description sauf indication contraire, une température d'au plus 50°C, plus particulièrement dans une gamme de 10°C à 40°C. Enfin, elles peuvent aussi être efficaces dans des conditions de vvh élevées qui, par exemple, peuvent aller au moins jusqu'à 600.000 cm3/gcata/h. Ainsi à titre d'exemple d'utilisation dans des procédés mettant en œuvre une oxydation du monoxyde de carbone, elles peuvent être employées dans le traitement d'une fumée de cigarette, dans la réaction de conversion du gaz à l'eau (water gas shift) (CO +H20 → C02 + H2) à température inférieure à 100°C notamment, ou encore dans le traitement des gaz de réformage à température inférieure à 150°C, traitement du type PROX (oxydation préférentielle du CO en présence d'hydrogène). Dans le cas particulier du traitement des fumées de cigarette, la composition catalytique peut se présenter sous forme d'une poudre. Elle peut aussi subir une mise en forme adéquate, par exemple, elle peut être mise sous forme de granulés ou de paillettes. Dans le cas d'une poudre, la granulométrie de la composition peut être comprise entre 1 μm et 200 μm. Dans le cas de granulés, cette taille peut se situer entre 700 μm et 1500 μm, pour les perles, la taille peut être comprise entre 200 μm et 700 μm et entre 100 μm et 1500 μm pour les paillettes. La composition catalytique peut être incorporée par mélange ou collage avec la fibre qui constitue le filtre de la cigarette (par exemple l'acétate de cellulose) lors de la fabrication du filtre notamment dans le cas de filtres dits « Dual filter » ou « Triple filter ». La composition catalytique peut également être déposée sur la partie interne du papier enveloppant le câble constituant le filtre ("tipping paper") dans le cas d'un filtre de type "Patch filter". La composition catalytique pourra aussi être introduite dans la cavité d'un filtre de type "Cavity filter". Dans le cas de l'utilisation de la composition catalytique de l'invention dans un filtre pour cigarette, on peut effectuer le traitement de réduction de la composition une fois celle-ci incorporée dans le filtre. Le traitement de réduction se fait alors selon les méthodes qui ont été décrites plus haut. La quantité de composition catalytique utilisée n'est pas critique. Elle est limitée notamment par les dimensions du filtre et la perte de charge due à la présence de la composition dans le filtre. Elle est généralement d'au plus 350 mg par cigarette, de préférence elle est comprise entre 20 mg et 100 mg par cigarette. L'invention concerne donc un filtre pour cigarette, qui contient une composition telle que décrite précédemment ou obtenue par le procédé détaillé plus haut. On notera ici que le terme « cigarette » doit être pris au sens large pour couvrir tout article destiné à être fumé et à base de tabac enveloppé dans un tube par exemple à base de papier ou de tabac. Ce terme s'applique donc ici aussi aux cigares et cigarillos. Enfin, les compositions de l'invention peuvent aussi être utilisées dans des traitements de purification de l'air dans le cas d'un air contenant au moins un composé du type monoxyde de carbone, éthylène, aldéhyde, aminé, mercaptan, ozone et, d'une manière générale, du type des composés organiques volatils ou des polluants atmosphériques tels que les acides gras, les hydrocarbures, en particulier les hydrocarbures aromatiques, et les oxydes d'azote (pour l'oxydation du NO en N02) et du type composés malodorants. On peut citer plus particulièrement comme composés de cette sorte l'éthanethiol, l'acide valérique et la triméthylamine. Ce traitement se fait par mise en contact de l'air à traiter avec une composition telle que décrite précédemment ou obtenue par le procédé détaillé plus haut. Les compositions de l'invention permettent de réaliser ce traitement à température ambiante. Des exemples vont maintenant être donnés. Dans une première série d'exemples on donne des résultats pour l'oxydation du CO. Ces résultats ont été obtenus en mettant en œuvre le test catalytique d'oxydation du CO qui est décrit ci-dessous. Le composé catalytique est testé sous forme de paillettes de 125 à 250 μm qui sont obtenues par pastillage, broyage et tamisage de la poudre de composé catalytique. Le composé catalytique est placé dans le réacteur sur un fritte qui joue le rôle de support physique de la poudre. Dans ce test, on fait passer sur le catalyseur un mélange synthétique contenant 1 à 10%vol de CO, 10%vol de C02, 10%vol de 02, 1 ,8%vol de H20 dans N2. Le mélange gazeux circule en continu dans un réacteur en quartz contenant entre 25 et 200 mg de composé catalytique avec un débit de 30 L/h. Lorsque la masse de composé catalytique est inférieure à 200 mg, du carbure de silicium SiC est ajouté de telle sorte que la somme des masses du composé catalytique et du SiC soit égale à 200 mg. SiC est inerte vis-à-vis de la réaction d'oxydation du CO et joue ici le rôle de diluant permettant d'assurer l'homogénéité du lit catalytique. La conversion du CO est tout d'abord mesurée à température ambiante (T= 17-25°C pour les exemples qui suivent) et ce n'est que lorsque cette conversion n'est pas totale à cette température que celle-ci est augmentée à l'aide d'un four de la température ambiante à 300°C avec une rampe de 10°C/min. Les gaz en sortie du réacteur sont analysés par spectroscopie infrarouge par intervalle d'environ 10s afin de mesurer la conversion du CO en C02. Lorsque la conversion du CO n'est pas totale à température ambiante, les résultats sont exprimés en température de demi-conversion (T50%), température à laquelle 50% du CO présent dans le flux gazeux est converti en C02. Dans les exemples qui suivent, les composés catalytiques ont été évalués pour la réaction d'oxydation du CO en C02 dans les conditions suivantes : Conditions A : 3%vol CO - WH= 300.000 cm3/q, h Mélange gazeux: 3%volCO, 10%volCO2, 10%volO2, 1 ,8%volH20 dans N2 Débit total: 30 L/h Masse de catalyseur: 100 mg WH: 300.000 cm3/gcata/h Conditions B : 3%vol CO - WH= 600.000 cm3/q, h Mélange gazeux: 3%volCO, 10%volCO2, 10%volO2, 1 ,8%volH20 dans N2 Débit total: 30 L/h Masse de catalyseur: 50 mg WH: 600.000 cm3/gcata/h Conditions C : 10%vol CO - WH=600.000 cm3/gr,ata/h Mélange gazeux: 10%volCO, 10%volCO2, 10%voIO2, 1 ,8%volH20 dans N2 Débit total: 30 L/h Masse de catalyseur: 50 mg WH: 600.000 cm3/gcata/h
EXEMPLE 1 40g d'une poudre d'oxyde de cerium Rhodia de surface 170 m2/g sont dispersés sous agitation dans 250 ml d'eau. Le pH de la suspension est ensuite ajusté à 9 par ajout d'une solution de Na2C03 1 M. Parallèlement 0,8g de HAuCI4.3H20 (Sigma-AIdrich) sont dissous dans
250 ml d'eau. La solution d'or est alors ajoutée en une heure à la suspension d'oxyde de cerium. Le pH de la suspension est maintenu entre pH 8,7 et 9,3 pendant l'ajout de la solution d'or par ajout d'une solution de Na2C03 1 M. La suspension résultante est maintenue sous agitation 20 minutes avant d'être filtrée sous vide. Le gâteau obtenu est redispersé dans une solution de Na2C03 à pH 9 dont le volume est équivalent à celui des eaux mères éliminées lors de la première étape de filtration. La suspension est maintenue sous agitation pendant 20 minutes. Cette procédure de lavage basique est reproduite 2 fois de plus. Le gâteau obtenu est finalement redispersé dans un volume d'eau équivalent au volume d'eaux mères éliminées lors de la première filtration puis filtré sous vide. Le gâteau lavé est séché sous air à 100°C pendant 2 heures puis traité
2h à 170°C par un mélange gazeux composé de 10vol% de dihydrogène dilué dans de l'argon. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
EXEMPLE 2 Le catalyseur est préparé selon le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1 excepté que le gâteau lavé est séché par lyophilisation avant le traitement sous hydrogène. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
EXEMPLE 3 Le catalyseur est préparé selon le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1 , excepté que le produit est séché par lyophilisation et n'est pas traité sous hydrogène après l'étape de séchage. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous. EXEMPLE 4 COMPARATIF Le catalyseur est préparé selon le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1 excepté que le produit n'est pas lavé (ni lavage avec la solution de
Na2C03, ni lavage à l'eau) avant le séchage sous air et le traitement sous hydrogène. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous. EXEMPLE 5 COMPARATIF Le catalyseur est préparé selon le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1 excepté que le produit ne subit qu'un lavage à l'eau (redispersion dans un volume d'eau équivalent au volume d'eaux mères éliminées lors de l'étape de filtration) et pas de lavage basique avant le séchage sous air et le traitement sous hydrogène. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
EXEMPLE 6 Le catalyseur est préparé selon le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1 excepté que l'on a ajouté 0,4 g de HAuCI4.3H20 au lieu de 0,8 g et que le gâteau lavé a été lyophilisé avant le traitement sous hydrogène. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
EXEMPLE 7 Le catalyseur est préparé selon le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1 excepté que l'on a ajouté 0,2g de HAuCI .3H20 au lieu de 0,8g et que le gâteau lavé a été lyophilisé avant le traitement sous hydrogène. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous. EXEMPLE 8 COMPARATIF Cet exemple décrit un produit pour lequel l'or est déposé sur le support par un procédé présentant des conditions de pH différents de celles de l'invention et sans lavage basique. 3g de la poudre d'oxyde de cerium de départ de l'exemple 1 sont dispersés dans 300 ml d'eau à 60°C sous agitation. 5 ml d'une solution à 0,09 M de HAuCI4,3H20 sont ensuite été ajoutés à la suspension d'oxyde de cerium en régulant le pH à 6,5-7,0 par addition simultanée d'une solution aqueuse de NaOH à 0,15 M. La suspension est maintenue 30 min sous agitation à 60°C puis filtrée et lavée plusieurs fois avec de l'eau à 40°C. Le produit obtenu est séché sous vide à température ambiante pendant 15h puis traité % d'heure à 200°C sous H2. Le catalyseur obtenu est de couleur gris brun. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
EXEMPLE 9 COMPARATIF Cet exemple décrit un produit pour lequel l'or est déposé sur le support par un procédé d'imprégnation sans lavage basique. Le catalyseur est obtenu par imprégnation d'une solution aqueuse de
HAuCI .3H20 sur une poudre d'oxyde de cerium de l'exemple 1. La solution aqueuse est évaporée et séchée. La poudre obtenue est ensuite calcinée 2 heures sous air à 500°C puis traitée 1 heure à 500°C sous un mélange d'hydrogène dilué à 5% dans l'azote. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous. EXEMPLE 10 40 g d'oxyde de cerium (poudre de départ de l'exemple 1) sont imprégnés par 14 ml d'une solution aqueuse à 0,15M de HAuCI4,3H20. La pâte est mise en suspension dans 500 ml d'une solution aqueuse préalablement ajustée à pH 11 par Na2C03. La suspension est maintenue sous agitation pendant 2 heures. Pendant cette période le pH de la suspension est maintenue à pH 11 par ajout d'une solution aqueuse de Na2C03 à 2 M. La suspension est ensuite filtrée sous vide. Le gâteau obtenu est remis en suspension dans un volume d'eau pure équivalent au volume d'eaux-mères éliminées lors de l'étape de filtration. La suspension est filtrée et le gâteau obtenu est lyophilisé. La poudre obtenue est traitée 1 heure à 170°C sous un mélange d'hydrogène dilué à 10% dans l'argon. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
EXEMPLE 11 On donne ici un exemple de préparation d'un catalyseur sous forme de granulés. 21 g de granulés d'oxyde de cerium (Ce02) / alumine (Al203) 90/10 en poids d'oxyde et de surface spécifique 140 m2/g sont placés dans une colonne. Cette colonne est reliée par un système de circulation à un réacteur (1) contenant 125 g d'eau. Parallèlement, on dissout 0,4 g de HAuCI4,3H20 dans un réacteur (2) contenant 125 g d'eau. La solution contenue dans le réacteur (1) est mise en circulation au travers de la colonne contenant les granulés de Ce02/Al203 avec un débit de 10mL/min. Une fois la circulation établie entre le réacteur (1) et la colonne, le pH du réacteur (1) ajusté à 11 à l'aide d'une solution de Na2C03 1 M. La solution d'or est introduite sous agitation dans le réacteur (1) en 30 min. Le pH est maintenu à 11 dans le réacteur (1) par une solution de Na2C03 1 M. La solution est maintenue sous agitation 1 h après l'ajout de la solution d'or. La circulation est arrêtée entre le réacteur (1) et la colonne. La solution mère est soutirée, puis remplacée par 250 g d'eau (pH ajusté à 11 avec Na2C03 1 M à température ambiante). La circulation est reprise entre le réacteur (1) et la colonne pendant 10 min. Cette opération est répétée deux fois avant deux nouveaux lavages avec 450 g d'eau. Les granulés sont séparés de la solution de lavage puis lyophilisés. Ils sont ensuite réduits 2 h à 17O°C par un mélange gazeux composé de 3 vol% de dihydrogène dilué dans de l'argon. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
L'exemple qui suit illustre un traitement de réduction par voie chimique.
EXEMPLE 12 40 g d'une poudre d'oxyde de cerium Rhodia de surface 170 m2/g sont dispersés sous agitation dans 250 ml d'eau. Le pH de la suspension est ensuite ajusté à 11 par ajout d'une solution de NaOH 1 M. Parallèlement 0,8 g de HAuCI ,3H20 (Sigma-AIdrich) sont dissous dans 250 ml d'eau. La solution d'or est alors ajoutée en une heure à la suspension d'oxyde de cerium. Le pH de la suspension est maintenu entre pH 10,7 et 11 ,3 pendant l'ajout de la solution d'or par ajout d'une solution de NaOH 1M. On ajoute ensuite 27,3 g de citrate de sodium (Sigma-AIdrich). La suspension résultante est maintenue sous agitation 20 minutes avant d'être filtrée sous vide. Le gâteau obtenu est redispersé dans une solution de NaOH à pH 11 dont le volume est équivalent à celui des eaux mères éliminées lors de la première étape de filtration. La suspension est maintenue sous agitation pendant 20 minutes. Cette procédure de lavage basique est reproduite 2 fois de plus. Le gâteau obtenu est finalement redispersé dans un volume d'eau équivalent au volume d'eaux mères éliminées lors de la première filtration puis filtré sous vide. Le gâteau lavé est filtré sous vide puis calciné 2h à 200°C sous air. Les analyses réalisées sur le catalyseur donnent les résultats qui figurent au tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1
On donne dans le tableau 2 ci-dessous, les résultats obtenus avec les catalyseurs des différents exemples pour la conversion du CO.
Tableau 2
Ta = Température ambiante = 17-25°C
L'exemple qui suit concerne l'oxydation de l'acétaldéhyde CH3CHO. Ces résultats ont été obtenus en mettant en œuvre le test catalytique d'oxydation du CH3CHO qui est décrit ci-dessous. Dans ce test, on dispose d'une enceinte verrée d'un volume de 1 ,11 L équipée de deux orifices, l'un pour l'introduction de l'acétaldéhyde et du catalyseur, l'autre pour l'échantillonnage de la phase gazeuse. Dans un premier temps, un volume d'acétaldéhyde liquide (Tb=21 °C) compris entre 0,7 et 2,8 μL est introduit à l'aide d'une seringue refroidie à 10°C. A température ambiante (T= 20 à 30°C), la totalité de l'acétaldéhyde est vaporisée dans l'enceinte pour créer une atmosphère constituée de 250 à 1000 ppm d'acétaldéhyde dans l'air. Dans un second temps, 100 mg de composé catalytique sous forme de poudre est introduit dans l'enceinte à l'aide d'un dispositif évitant tout contact avec l'atmosphère extérieure à l'enceinte. L'origine des temps est déterminée par l'introduction du catalyseur dans l'enceinte. La phase gazeuse est homogénéisée à l'aide d'un agitateur magnétique. Pour assurer le suivi de la réaction d'oxydation de l'acétaldéhyde, la phase gazeuse de l'enceinte est prélevée au travers d'un septum à l'aide du dispositif d'échantillonnage dont est équipé u n chromatographe Micro GC HP M200 de marque Hewlett Packard. Ce chromatographe permet d'analyser H20, CO, C02 et les différents composés qui ont entre 1 et 4 atomes de carbone. La phase gazeuse est analysée avant introduction du catalyseur puis après introduction à intervalles réguliers d'environ 3 minutes jusqu'à conversion complète de l'acétaldéhyde. La conversion en acétaldéhyde est calculée de la manière suivante à l'aide des surfaces des chromatogrammes : Conv(CH3CHO)=[surfaceCH3CHo(t)- surfacecH3CHo(t=0)]/surfacecH3CHo(t=0) EXEMPLE 13 On utilise dans le test qui a été décrit ci-dessus le catalyseur selon l'exemple 1. On donne dans le tableau 3 ci-dessous, les résultats obtenus à température ambiante pour la conversion de 25O ppm d'acétaldéhyde.
Tableau 3
De manière analogue, on donne ci-dessous, les résultats obtenus à température ambiante pour la conversion de 10O0 ppm d'acétaldéhyde.
Tableau 4
Ces données montrent que 250 et 1000 ppm d'acétaldéhyde sont convertis à plus de 90% après respectivement 10 et 16 minutes et sont totalement convertis en respectivement 20 et 40 min. L'analyse chromatographique permet de vérifier que les quantités de C02 et H20 produites correspondent bien à une réaction d'oxydation totale qui conduit à l'élimination de l'acétaldéhyde selon : CH3CHO + 5/202 -» 2C02 + 2 H20 Les exemples qui suivent concernent l'oxydation de l'éthanethiol (CH3CH2SH), de l'acide valérique (CH3(CH2)3C02H) et de la triméthylamine ((CH3)3N). Ces résultats ont été obtenus en mettant en œuvre le test catalytique d'oxydation qui est décrit ci-dessous. Dans ce test, on dispose d'une enceinte fermée en polymère d'un volume de 5,3 L équipé de plusieurs orifices permettant l'introduction de la molécule à oxyder, celle du catalyseur et l'échantillonnage de la phase gazeuse. Dans un premier temps, un volume de molécule liquide est introduit à l'aide d'une seringue dans l'enceinte fermée. Les volumes injectés sont de 3,5, 5 et 6 μL respectivement pour l'éthanethiol, l'acide valérique et la triméthylamine (en solution aqueuse à 50%). A température ambiante (T= 20 à 30°C), la totalité du liquide injecté est vaporisée dans l'enceinte pour générer une atmosphère constituée de 200 vpm de molécule à oxyder dans l'air. Dans un second temps, 200 mg de composé catalytique sous forme de poudre sont introduits dans l'enceinte à l'aide d'un dispositif évitant tout contact avec l'atmosphère extérieure à l'enceinte. L'origine des temps est déterminée par l'introduction du catalyseur dans l'enceinte. La phase gazeuse est homogénéisée à l'aide d'une pompe de recirculation dont le débit est fixé à 13,5 L/min. Pour assurer le suivi de la réaction d'oxydation, la phase gazeuse de l'enceinte est prélevée au travers d'un septum puis analysée par chromatographie en phase gazeuse. H20, CO, C02 et CH3CH2SH sont analysés sur un chromatographe Hewlett Packard Micro GC HP M200 grâce au dispositif de prélèvement dont est équipé cet analyseur. L'acide valérique (CH3(CH2)3C02H) et la triméthylamine ((CH3)3N) sont analysés sur un chromatographe Varian 3200 en utilisant une seringue à gaz pour l'échantillonnage de la phase gazeuse de l'enceinte fermée. La phase gazeuse est analysée avant introduction du catalyseur puis après introduction à intervalles réguliers compris entre 3 et 10 minutes. La conversion de la molécule à oxyder (M) est calculée de la manière suivante à l'aide des surfaces des chromatogrammes : Conv(M)=[surfaceM(t)- surfaceM(t=0)]/surfaceM(t=0) Pour chaque molécule à oxyder étudiée, un test à blanc sans catalyseur est réalisé dans les mêmes conditions et pour lequel on n'observe aucune évolution de la concentration en molécule à oxyder au cours du temps. EXEMPLE 14 On utilise dans le test qui a été décrit ci-dessus le catalyseur selon l'exemple 1. On donne dans le tableau 5 ci-dessous, les résultats obtenus à température ambiante pour la conversion de 200 vpm d'éthanethiol.
Tableau 5
Ces données montrent que 200 vpm d'éthanethiol sont convertis à plus de 70% après 1h de réaction. L'analyse de la phase gazeuse avec un tube de Draeger dioxyde de soufre S02 à t=50 min montre que plus de 100 vpm de SO2 sont présents dans l'enceinte. L'évolution des concentrations en C02, H20 et la présence de S02 permet d'attribuer la disparition de l'éthanethiol à son oxydation partielle.
EXEMPLE 15 On utilise dans le test qui a été décrit ci-dessus le catalyseur selon l'exemple ! On donne dans le tableau 6 ci-dessous, les résultats obtenus à température ambiante pour la conversion de l'acide valérique.
Tableau 6
Ces données montrent que chacune des injections de 200 vpm d'acide valérique sont convertis en moins de 3 minutes. L'analyse de la phase gazeuse montre qu'au bilan 600 vpm d'acide valérique sont convertis et qu'il se forme 100 vpm de C02 et 1500 vpm de H20. L'évolution des concentrations en C02, H20 et acide valérique permet d'attribuer la disparition de l'acide valérique à son oxydation partielle.
EXEMPLE 16 On utilise dans le test qui a été décrit ci-dessus le catalyseur selon l'exemple 1. On donne dans le tableau 7 ci-dessous, les résultats obtenus à température ambiante pour la conversion de 200 vpm de triméthylamine.
Tableau 7
Ces données montrent que 200 vpm de triméthylamine sont convertis à plus de 80% après 30 min de réaction. L'analyse de la phase gazeuse montre qu'il se forme également 5O vpm de C02 et 1000 vpm de H2O. L'évolution des concentrations en C02, H20 et acide valérique permet d'attribuer la disparition de la triméthylamine à son oxydation partielle.

Claims

REVENDICATIONS
1- Composition à base d'or sur un support à base d'oxyde de cériurn, caractérisée en ce que sa teneur en halogène exprimée par le rapport molaire halogène/or est d'au plus 0,04 et en ce que l'or se présente sous forme de particules de taille d'au plus 10 nm.
2- Composition selon la revend ïcation 1 , caractérisée en ce que sa teneur en halogène est d'au plus 0,025, pi us particulièrement d'au plus 0,01.
3- Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'or se présente sous forme de particules de taille d'au plus 3 nm.
4- Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'halogène est le chlore.
5- Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur en or est d'au plus 5%, plus particulièrement d'au plus 1 %.
6- Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support est à base d'un oxyde de cerium et d'un oxyde de zirconium , plus particulièrement dans une proportion atomique cérium/zirconium d'au moins 1.
7- Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support est à base d'un oxyde de cerium et d'un oxyde de zirconium et d'au moins un oxyde choisi parmi l'oxyde de scandium et les oxydes de terres rares autres que le cerium.
8- Composition selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le support est à base d'un oxyde de cériurn et d'un oxyde de praséodyme; ou d'un oxyde de cériurn et d'au moins un oxyde d'un autre élément choisi parmi le bismuth, I'étain; ou encore à base d'un oxyde de cériurn et d'oxyde de titane. 9- Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un autre élément métallique choisi parmi l'argent, le platine, le palladium et le cuivre.
10- Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'autre élément métallique précité est présent dans une quantité d'au plus 400%, plus particulièrement comprise entre 5% et 50%, par rapport à l'or.
11- Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- on met en contact un composé à base d'oxyde de cériurn et un composé à base d'un halogenure d'or et, le cas échéant un composé à base d'argent, de platine, de palladium ou de cuivre, en formant une suspension de ces composés, le pH du milieu ainsi formé étant fixé à une valeur d'au moins 8; - on sépare le solide du milieu réactionnel;
- on lave le solide avec une solution basique.
12- Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le pH du milieu formé est maintenu à la valeur d'au moins 8 lors de la formation de la suspension du composé à base d'oxyde de cériurn et du composé à base de l'halogénure d'or et, éventuellement à base d'argent, de platine, de palladium ou de cuivre, par addition d'un composé basique.
13- Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le solide obtenu est lavé avec une solution basique présentant un pH d'au moins d'au moins 8, de préférence d'au moins 9.
14- Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on dépose de l'or et, le cas échéant de l'argent, du platine, du palladium ou du cuivre sur un composé à base d'oxyde de cériurn par imprégnation ou par échange ionique;
- on lave le solide issu de l'étape précédente avec un solution basique présentant un pH d'au moins 10.
15- Procédé selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le solide obtenu, avant ou après lavage, subit un traitement de réduction. 16- Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le traitement de réduction se fait avec un gaz réducteur à une température d'au plus 200°C, de préférence d'au plus 180°C.
17- Procédé selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce qu'on soumet le solide obtenu après lavage et, éventuellement, après le traitement de réduction, à une calcination à une température d'au plus 250°C.
18- Procédé d'oxydation du monoxyde de carbone, caractérisé en ce qu'on utilise, à titre de catalyseur, une composition selon l'une des revendications 1 à 10 ou une composition obtenue par le procédé selon l'une des revendications 11 à 17.
19- Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre pour le traitement d'une fumée de cigarette, dans la réaction de conversion du gaz à l'eau (water gas shift), dans le traitement des gaz de réformage (PROX).
20- Procédé de purification de l'air, cet air contenant au moins un composé du type monoxyde de carbone, éthylène, aldéhyde, amine, mercaptan, ozone, du type des composés organiques volatils ou des polluants atmosphériques et du type composés malodorants, caractérisé en ce qu'on met en contact l'air avec une composition selon l'une des revendications 1 à 10 ou une composition obtenue par le procédé selon l'une des revendications 11 à 17.
21- Filtre pour cigarette, caractérisé en ce qu'il contient une composition selon l'une des revendications 1 à 10 ou une composition obtenue par le procédé selon l'une des revendications 11 à 17.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006046145A2 (fr) 2004-10-25 2006-05-04 Philip Morris Products S.A. Catalyseur or-cerium permettant l'oxydation de monoxyde de carbone
US10188140B2 (en) 2005-08-01 2019-01-29 R.J. Reynolds Tobacco Company Smoking article
US20070215167A1 (en) 2006-03-16 2007-09-20 Evon Llewellyn Crooks Smoking article
US9220301B2 (en) 2006-03-16 2015-12-29 R.J. Reynolds Tobacco Company Smoking article
FR2914866B1 (fr) * 2007-04-13 2012-07-20 Rhodia Recherches & Tech Composition a base d'or, d'oxyde de cerium et d'oxyde d'aluminium, de silicium, de tungstene, de vanadium, de molybdene ou de niobium, procede de preparation et utilisation comme catalyseur.
US20090220697A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 William Peter Addiego Washcoat composition and methods of making and using
CZ2008630A3 (cs) * 2008-10-17 2010-06-02 Univerzita Karlova V Praze Katalyzátor na bázi kov-CeO2 pro použití obzvlášte v palivových cláncích a zpusob jeho prípravy
US9139433B2 (en) 2010-02-24 2015-09-22 Corning Incorporated Gold catalysts for co oxidation and water gas shift reactions
CN103071492B (zh) * 2012-12-07 2014-10-01 内蒙古大学 一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446003A (en) * 1993-01-12 1995-08-29 Philip Morris Incorporated Production of supported particulate catalyst suitable for use in a vapor phase reactor
EP1040870A3 (fr) * 1999-03-29 2002-02-06 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Catalyseur à base de métal précieux fonctionnant à température ambiante et procédé de destruction de substances gazeuses nocives
US6821923B1 (en) * 1999-04-08 2004-11-23 Dow Global Technologies Inc. Method of preparing a catalyst containing gold and titanium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005089937A1 *

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