Bimetallic catalysts for hydrogenation in liquid phase

Abstract

Activity and selectivity of bimetallic catalysts for two model reactions, citral hydrogenation in isopropanol and nitrate reduction in water, are reviewed on the basis of results obtained over bimetallic systems prepared in our laboratory, notably by redox techniques. The parent metal is generally a noble metal (Rh, Pd, Pt), while the additive is most often a non-noble metal (Ge, Sn, Cu…) whose oxidation state plays an important role in hydrogenation. Dramatic improvements of the selectivity to unsaturated alcohols are observed in citral hydrogenation with adequate deposition of the additive and pretreatment of the final catalyst. In nitrate reduction, the second metal essentially affects the first step of the process (conversion of nitrate to nitrite) but the global selectivity (limitation of NH3 formation) may be significantly improved by tuning the couple parent metal–additive. Other aspects such as the choice of the support and the optimization of reaction conditions (temperature, pressure, pH effects in water) are also discussed. L’activité et la sélectivité de catalyseurs bimétalliques pour deux réactions modèles, l’hydrogénation du citral dans le solvant isopropanol et la réduction des nitrates dans l’eau, sont présentées sur la base de résultats obtenus à partir de systèmes bimétalliques préparés dans notre laboratoire, notamment via les techniques rédox de surface. Le métal de base est généralement un métal noble (Rh, Pd, Pt), tandis que l’ajout est le plus souvent un métal non noble (Ge, Sn, Cu…), dont l’état oxydation joue un rôle important dans l’hydrogénation. Des améliorations spectaculaires de la sélectivité en alcools insaturés sont observées lors de l’hydrogénation du citral, en utilisant un dépôt en ajout et un prétraitement du catalyseur final appropriés. Lors de la réduction des nitrates, le second métal intervient essentiellement lors de la première étape du processus (conversion des nitrates en nitrites), mais la sélectivité globale (formation limitée de NH3) peut être sensiblement améliorée en ajustant au mieux le couple métal parent–ajout. D’autres aspects, tels que le choix du support et l’optimisation des conditions de réaction (température, pression, effets du pH dans l’eau), sont aussi discutés.