Le procédé catalytique d’hydrotraitement est un procédé majeur de l’industrie du raffinage permettant de produire des carburants purifiés en soufre ou autres hétéroéléments (azote, oxygène…). Les évolutions des ressources pétrolières et des contraintes environnementales sur les carburants ont motivé des travaux de recherche visant à mieux comprendre le catalyseur, d’une part, et à améliorer ses performances, d’autre part.[1] Le catalyseur industriel est constitué de nano-feuillets de sulfures de métal de transition (MoS₂ ou WS₂) promus par du cobalt ou nickel et déposés sur un support de type alumine. Une description depuis l’échelle atomique de ce matériau complexe a été rendue possible grâce à la mise en œuvre de modélisation quantique (DFT) en lien étroit avec des caractérisations de pointe (XPS, EXAFS, HRTEM, IR, STM…) et des tests catalytiques (activité, sélectivité, stabilité). Un nouvel éclairage a pu être apporté sur les propriétés structurales et électroniques de la phase active, la localisation du promoteur et les mécanismes d’adsorption et de transformation de molécules constitutives du pétrole. Cet exposé décrira l’avancée des connaissances dans le domaine en soulignant l’apport de la chimie théorique pour expliquer le fonctionnement du catalyseur industriel et guider de futures expérimentations. 

[1] H. Toulhoat, P. Raybaud. “Catalysis by Transition Metal Sulfides. From Molecular Theory to Industrial Applications.” Editions Technip, Paris, 2013

Mots Clés: Hydrodésulfuration, MoS₂, WS₂, promoteurs, sites actifs, adsorption, mécanismes, cinétique, courbes en volcan, théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT)