UPThèses

• Français
• English

Français

Activation et conversion de l'ammoniaque par ultrasons à haute fréquence : applications dans la synthèse d'hydrazine et la réduction d'oléfines

L'hydrazine (N₂H₄) est un produit chimique important dans notre société, que ce soit pour la synthèse organique ou à des fins énergétiques. La conversion directe de l’ammoniac (NH₃) en hydrazine est très intéressante mais reste difficile car la dégradation de l'hydrazine est thermodynamiquement favorisée par rapport au clivage de la liaison N-H de l’ammoniac, qui est la première étape de la conversion de l'ammoniac en hydrazine. Par conséquent, tout catalyseur capable d'activer NH₃ décomposera inévitablement N₂H₄. Nous montrons ici que les bulles de cavitation, créées par irradiation ultrasonique d’une solution aqueuse d’ammoniaque à haute fréquence, agissent comme des microréacteurs capables d'activer et de convertir NH₃ en radicaux NH, sans catalyseur métallique, conduisant à la production de N₂H₄ à l'interface bulle-liquide. L'hydrazine produite reste en solution, maintenue à une température proche de 30 °C, ce qui empêche sa dégradation thermique. L'hydrazine est également un agent réducteur intéressant pour l'hydrogénation des alcènes, une alternative à l’utilisation de haute pression d'hydrogène. Comme il a été montré que l'hydrazine peut être produite à partir d'ammoniac sous irradiation ultrasonore, la possibilité de réduire un alcène directement à partir d'ammoniac sous ultrasons à haute fréquence est présentée ici. En effet, NH₃ peut agir comme un transporteur d'hydrogène : son activation dans les bulles de cavitation conduit à la formation de radicaux NH qui peuvent se recombiner pour former le diimide N₂H₂ qui induit la réduction des alcènes en alcanes. La réduction de la double liaison C=C en utilisant l'ammoniac comme agent réducteur est réalisée dans l'eau, ne nécessite pas l'utilisation d'un catalyseur métallique, et les seuls coproduits sont N₂ et H₂.

Mots-clés libres : Ammoniaque, bulles de cavitation, hydrazine, ultrasons à haute fréquence, radicaux, réduction d’alcènes.

Rameau (langage normalisé) :
• Hydrazine
  
• Ammoniaque
  
• Sonochimie
  
• Hydrogénation
  
• Cavitation
  
• Radicaux (chimie)