Ibrahim Khalil

High-silica zeolites are challenging to synthesize in hydroxide media using conventional batch reactors. This study advances beyond traditional batch crystallization methods by exploring a reactor-based strategy for tailoring zeolite properties through mid-way synthesis intervention. By employing the Fed-batch (FB) reactor strategy, we demonstrate that controlled addition of silica precursors at critical synthesis stages, without interrupting temperature or pressure conditions, grants an alternative pathway to high-silica zeolites. Two model systems were investigated: the transformation of FAU-to-CHA and FAU-to-LEV via interzeolite conversion (IZC). These controlled manipulations resulted in an elevated Si/Al ratio and distinct structural properties (e.g., internal silanols) in the final zeolites. The resulting materials were exhaustively characterized and tested in CO₂ conversion, highlighting the potential of reactor-based approaches for designing tailored high-performance zeolite catalysts.

Ce travail s’intéresse à l’étude de l’adsorption sélective du phénol dans des solutions d’hydrocarbures pour la purification des biocarburants issus de la biomasse de la 2ème génération. L’objectif de ce travail est de proposer, à l’aide d’une approche expérimentale et théorique, un adsorbant présentant à la fois une grande capacité d’adsorption du phénol, une sélectivité envers le phénol même en présence d’autres composés aromatiques ainsi qu’un bon pouvoir régénératif dans des conditions douces.Plusieurs familles d’adsorbants sont étudiées : des zéolithes Y et USY avec différents cations de compensation de charge (H+ et Na+) et différentes proportions de la surface micro et de mésoporeuse, des solides siliciques ayant des variables teneurs en groupement silanols et du charbon actif comme solide de référence. Les résultats d’adsorption montrent que dans les micropores des zéolithes, le phénol « interne » peut s’adsorber au nombre de 2 à 4 molécules par supercage, sans pouvoir entrer dans les cages sodalites. Dans la surface mésoporeuse des zéolithes USY et des solides siliciques, la quantité de phénol « externe » adsorbée dépend de la densité des silanols. En présence de toluène dans le mélange, les sites acides montrent une sélectivité importante envers l’adsorption du phénol, cette sélectivité est justifiée par une énergie d’interaction du phénol supérieure à celle du toluène sur ces sites. En revanche, l’adsorption du phénol sur le Na+ et les groupements silanols est affectée respectivement par la présence de faibles et de hautes teneurs en toluène. L’étude de la capacité de régénération des adsorbants met en évidence que les espèces phénoliques fortement liées sont formées sur les sites acides des zéolithes Y (H+Y, Na+Y et USY).Le meilleur compromis en termes de capacité d’adsorption de phénol, de sélectivité et de pouvoir régénératif est obtenu sur la zéolithe H+Y présentant un rapport Si/Al de 2,9.

Propane oxidative dehydrogenation with CO₂ is key for on-purpose propene production. V/CHA zeolites emerge as candidates. Insights into catalytic performance using box-and-whisker plots support data representation for catalyst design.

Beta zeolite and water as a solvent enables the single, selective O-demethylation of syringol toward, methoxy catechols, a novel building block family.

Revisiting the impact of the first and often deemed trivial postsynthetic step, i.e., a high-temperature oxidative calcination to remove organic templates, increases our understanding of thermal acid site evolution and Al distributions. An unprecedented degree of control over the acidity of high-silica zeolites (SSZ-13) was achieved by using a low-temperature ozonation approach. Fourier transform infrared spectroscopy of adsorbed probe molecules and solid-state NMR spectroscopy reveal the complexity of the thermal evolution of acid sites. Low-temperature activated (ozonated) zeolites maintain the original Brønsted acidity content and high defect content and have virtually no Lewis acidity. They also preserve the "as-made" Al distribution after crystallization and show a clear link between synthesis conditions and divalent cation capacity, as measured with aqueous cobalt ion uptake. The synthesis protocol is found to be the main contributor to Al proximity, yielding record high exchange capacity when ozonated. After conventional calcination at 500-600 °C, however, the presence of water leads to the gradual depletion of Brønsted acid sites, in particular, in small crystals. This work indicates that low-temperature ozonation followed by thermal activation at different temperatures can be used as a novel tool for tuning the amount and nature of acid sites, providing insights into the activity of zeolites in acid-catalyzed reactions, such as CO₂ hydrogenation to dimethyl ether, and thereby expanding the possibilities of rational acidity tuning.