Zeolites are crystalline and microporous aluminosilicates with an ordered and regular structure of molecular dimension. ZSM-5 zeolites are widely used in the industry as acid catalysts but their commercial application requires millimeter-sized bodies for mechanical strength and dilution of the zeolite acidity mainly, by addition of binder, peptizer… Shaping of zeolite is the key step of the process for the industrialization of a catalyst because the additives may modify the intrinsic properties of zeolites after shaping. The aims of this PhD thesis are to identify and rationalize the physico-chemical impacts of shaping on the zeolite properties by studying the accessibility, the concentration and the strength of acid sites, as well as to describe the zeolite/binder interface. To do this, a multi-technical approach was set up. It combines model shaped materials, by varying the type of binder and ZSM-5 zeolite, textural, spectroscopic (IR, NMR) and acid characterizations, microscopy and catalytic testing. The characterization of zeolites used in this study (various crystal sizes and Si/Al ratios) was carried out prior of those of shaped materials. Large crystals have been shown more acid but less active in catalysis. Some of Al of the small crystals form aluminols whose acidity is weaker than that of bridging sites. Moreover, all the bridging sites do not contribute to the catalytic reaction, only a part of the crystal is efficient. During this work, two types of binders were used: alumina and silica which are widely used in the industry. The strategy was to highlight, in a first step, the shaping impacts on a ZSM-5 and a given binder and then, to estimate the impact of the zeolite nature (crystal size and Si/Al ratio). For the alumina-type binder, a partial pore blocking is suspected, independently of the crystal size and the Si/Al ratios. A phenomenon of alumination of the zeolite structure was found. For the silica-type binder, the critical parameter is the content of sodium cations inside the binder before the shaping. An ion exchange phenomenon was highlighted and the acid and catalytic properties of the materials collapse but in a reversible way. This impact increases when the crystal size decreases and when the Si/Al ratio increases

Les zĂ©olithes sont des aluminosilicates cristallins possĂ©dant une microporositĂ© organisĂ©e et rĂ©gulière de taille molĂ©culaire. Les zĂ©olithes ZSM-5 sont largement employĂ©es dans l’industrie comme catalyseurs acides mais leur application commerciale requiert des objets de taille millimĂ©trique pour leur rĂ©sistance mĂ©canique, pour diminuer la perte de charge dans les rĂ©acteurs et pour diluer l’aciditĂ© de la zĂ©olithe, principalement par ajout de liant, peptisant… La mise en forme est l’étape clĂ© dans le processus d’industrialisation d’un catalyseur car les additifs peuvent modifier les propriĂ©tĂ©s intrinsèques de la zĂ©olithe après mise en forme. Les objectifs de la thèse sont donc d’identifier et de rationaliser les consĂ©quences physico-chimiques de la mise en forme sur les propriĂ©tĂ©s des zĂ©olithes en Ă©tudiant l’accessibilitĂ©, la concentration et la force de leurs sites acides, ainsi que de dĂ©crire la nature de l’interface zĂ©olithe/liant. Pour cela, une approche multi-techniques a Ă©tĂ© mise en Ĺ“uvre. Elle combine des mises en forme modèles, tout en faisant varier la nature du liant et de la zĂ©olithe ZSM-5, des caractĂ©risations texturales, spectroscopiques (infra-rouge, RMN) et de microscopies, de l’aciditĂ© (adsorption-dĂ©sorption de molĂ©cules sondes suivies par analyses thermiques et spectroscopiques), et tests catalytiques modèles. La caractĂ©risation des propriĂ©tĂ©s des zĂ©olithes utilisĂ©es dans cette Ă©tude (de diffĂ©rentes tailles de cristaux et de diffĂ©rents rapports Si/Al) a Ă©tĂ© menĂ©e prĂ©alablement Ă  celles des matĂ©riaux mis en forme. Les grands cristaux de zĂ©olithes se sont rĂ©vĂ©lĂ©s plus acides mais moins actifs en catalyse. Une partie des Al des petits cristaux forment des aluminols dont l’aciditĂ© est plus faible que celle des sites pontĂ©s. De plus, l’ensemble des sites pontĂ©s ne contribue pas Ă  la rĂ©action catalytique, seule une partie du cristal est efficace. Durant ce travail, deux types de liants ont Ă©tĂ© utilisĂ©s : l’alumine et la silice qui sont largement employĂ©es dans l’industrie. Le but a Ă©tĂ© de mettre en Ă©vidence, dans un premier temps, les effets de la mise en forme sur une zĂ©olithe et un liant donnĂ© puis d’estimer l’impact de la nature de la zĂ©olithe (taille de cristal et rapport Si/Al). Pour le liant de type alumine, un bouchage partiel de la microporositĂ© est suspectĂ© indĂ©pendamment de la taille des cristaux et du rapport Si/Al de la zĂ©olithe. Un phĂ©nomène d’alumination de la structure de la zĂ©olithe par crĂ©ation de sites pontĂ©s a Ă©tĂ© mis en Ă©vidence. Pour le liant de type silice, le paramètre critique Ă  prendre en considĂ©ration lors de la mise en forme est sa teneur en cations sodium. Le phĂ©nomène d’échange ionique a Ă©tĂ© mis en Ă©vidence, les propriĂ©tĂ©s acides et catalytiques des catalyseurs s’effondrent mais de manière rĂ©versible. Cet effet augmente quand la taille des cristaux de zĂ©olithes diminue et quand le rapport Si/Al augmente