Brevet FR3106763A1 — publié le 20210806

La présente invention se rapporte à un matériau poreux comprenant des nanoparticules d’oxydes métalliques adsorbées par un support de mousse de verre et/ou de vitrocéramique, pour des applications en catalyse hétérogène en phases liquide et/ou gazeuse. NANOPARTICULES D’OXYDES METALLIQUES SUPPORTEES SUR DES MOUSSES DE VERRE ET/OU DE VITROCERAMIQUE ET LEUR UTILISATION EN CATALYSE HETEROGENE EN PHASES GAZEUSE ET/OU LIQUIDE La présente invention se rapporte à un matériau poreux comprenant des nanoparticules d’oxydes métalliques adsorbées sur un support de mousse de verre et/ou de vitrocéramique, pour des applications en catalyse hétérogène en phases liquide et/ou gazeuse. La présente invention trouve notamment une application dans le domaine du traitement de l’air intérieur ou encore industriel et de l’eau, par exemple dans l’oxydation de COV, la dégradation de micropolluants émergents, la dégradation de l’ozone, la réduction d’alcène ou encore le traitement de NOx et de NH 3 , etc…. Dans la description ci-dessous, les références entre crochets ( [ ] ) renvoient à la liste des références présentée à la fin du texte. Etat de la technique La catalyse est un procédé fondamental de la chimie moderne puisque plus de 80% des réactions chimiques industrielles font appel à au moins une étape de catalyse. Elle permet d’accélérer la vitesse des réactions chimiques de façon importante pour tendre vers des réacteurs plus compacts, augmenter la productivité et travailler dans des conditions de pression et de température plus douces. Les catalyseurs interviennent dans les mécanismes réactionnels en permettant d’abaisser les énergies d’activation nécessaires aux réactions et ne sont pas consommés. Un enjeu fondamental de la catalyse est donc la récupération et le recyclage du catalyseur ; ce qui permet d’augmenter la durée de vie du catalyseur. De nombreuses réactions classiques nécessitent la mise en œuvre d’un catalyseur (hydrogénation, procédé Fischer-Tropsch, oxydation, réaction de Friedel-Crafts, réactions de couplage, métathèse, etc…). Par opposition à une chimie stœchiométrique, la catalyse s’inscrit dans le cadre d’une chimie éco-responsable, sociétale et environnementale en limitant les déchets, les risques en termes de manipulation et de toxicité mais également via ses applications pour le traitement d’air (traitement de Composés Organiques Volatils, des gaz d’échappement, etc…) ou le traitement d’eau (ozonation catalytique, procédé Fenton, etc…) pour l’abattement de la micropollution. La catalyse hétérogène, où le catalyseur se présente sous forme d’un solide, est souvent préférée à la catalyse homogène pour faciliter la récupération, la régénération éventuelle et la réutilisation du catalyseur. Les catalyseurs hétérogènes les plus courants sont de trois types : (i) les métaux de transition supportés (supports organiques ou inorganiques) ; (ii) les oxydes métalliques micrométriques semi-conducteurs ou non (Al 2 O 3 , V 2 O 5 , TiO 2 , Fe 3 O 4 , etc…) ; (iii) les zéolites. Les nanoparticules d’oxydes métalliques ont une activité catalytique appréciable pour de nombreuses applications et présentent une très bonne stabilité notamment en conditions oxydantes. La nature du support pour ces entités métalliques actives peut être variable (oxydes inertes, céramiques, charbons actifs, zéolites, etc…). Le support se présente sous forme de poudre (utilisé en lit fixe ou fluidisé), de pellets (lit fixe ou fluidisé) ou de monolithes (lit fixe). Une attention particulière est portée depuis quelques années sur les catalyseurs structurés comme les monolithes, qui présentent l’avantage de grandement simplifier la mise en œuvre puisqu’ils sont constitués d’un seul bloc et limitent les pertes de charge par rapport à une poudre ou des pellets de porosité et surface spécifique équivalentes. L’application phare de ces monolithes est les pots catalytiques. Cependant, le caractère rectiligne des canaux parallèles composant les monolithes reste un de leurs inconvénients majeurs puisqu’il peut être à l’origine de mauvais échanges de matière et de chaleur radiaux et d’une mauvaise distribution du fluide. De plus, les techniques d’extrusion pour leur mise en forme restent assez complexes et coûteuses à mettre en œuvre. Depuis quelques décennies, de manière plus confidentielle, se développent des supports structurés cellulaires, telles que les mousses de céramique ou les mousses métalliques caractérisées par des structures du type « éponge » avec une forte porosité ouverte (pores interconnectés). Leur structure tortueuse diffère fortement des monolithes de par la multitude d’interconnections entre des pores de forme polyédriques permettant ainsi une meilleure diffusion radiale du fluide réactionnel. Globalement, ces mousses présentent une structure macroporeuse. Les mousses métalliques sont ainsi utilisées depuis les années 80 en catalyse. Toutefois, leur coût semble freiner leur développement industriel. De par leur relativement faible coût, les mousses de céramique commencent à émerger dans la littérature pour des applications en catalyse depuis moins de 15 ans. Toutefois, celles-ci nécessitent des conditions de fabrication assez lourdes (frittage de 1100 à 1700°C) et l’emploi d’une couche d’imprégnation (« washcoat ») préalablement au dépôt des espèces actives. Le dépôt de ce washcoat, constitué de gamma alumine le plus souvent, permet d’augmenter la surface spécifique du matériau support (mousse ou monolithe) et facilite la fixation des espèces actives en catalyse. Néanmoins, il implique une étape supplémentaire de préparation. La Demande internationale W0 2017/064418 [1] a décrit l’utilisation de mousse de verre comme support de nanoparticules métalliques constituées essentiellement d’un métal à l’état d’oxydation 0, en tant que catalyseur. La publication de Lebullenger et al. (J. Non-Crystalline Solids, 356 : 2562-2568, 2010) [2] a décrit une mousse de verre sur la surface extérieure de laquelle du TiO 2 est adsorbé à l’aide d’un pinceau, pour son activité photocatalytique de surface (rayonnement UV ne pénétrant pas dans le volume de la mousse) pour la décomposition du toluène en phase gazeuse. Description de l’invention Les Inventeurs ont développé un matériau catalytique comprenant ou consistant en une mousse de verre et/ou de vitrocéramique ( i.e. une matière constituée de microcristaux de minerai de fer et de sable fondu dispersés dans une phase vitreuse issue de la dévitrification ou cristallisation partielle d’un verre lors de l'étape de moussage) comme support de nanoparticules métalliques constituées à au moins 11%, au moins 30%, au moins 50%, au moins 70%, ou au moins 90%, d’au moins un métal à l’état oxydé pour des applications en catalyse hétérogène d’oxydation, que ce soit en phase gaz ou en phase liquide. Ces mousses de verre et/ou de vitrocéramique sont une alternative aux monolithes et mousses de céramique employés comme lit fixe. Ces mousses sont rapides à réaliser par directe imprégnation (par immersion) de la solution comprenant les nanoparticules et évaporation de la solution par séchage pour arriver au matériau final, et permettent en même temps de valoriser des déchets de verre, inscrivant ainsi l’invention dans une démarche d’économie circulaire. La taille des pores et la porosité des mousses peuvent être contrôlées à façon en paramétrant la composition du mélange initial et/ou le profil thermique du moussage (température, temps). Cette mousse de verre et/ou de vitrocéramique du matériau de la présente invention procure les avantages des mousses de l’art antérieur et, en outre, un potentiel supérieur aux mousses de céramique pour plusieurs raisons. Elle est issue de la valorisation à plus de 90% (jusqu’à 97,5%) de déchets de verre (verres de silicates sodo-calcique, verres borosilicates, verres d’emballages alimentaires, billes de verres, verre plat, etc…) dont la filière est pérenne. Sa production est rapide, nécessite peu d’étapes et des conditions d’élaboration moins contraignantes et énergivores que celles mises en œuvre lors de la fabrication de mousses de céramiques qui nécessitent des températures de frittage de 1100 à 1700°C. Les mousses de verre sont en effet produites par le simple mélange de déchets de verre broyés, d’un ou plusieurs agent(s) moussant(s) (AIN, CaCO 3 , C, SiC, MnO 2 , etc…) dont certains peuvent aussi être des déchets, et éventuellement d’un ou plusieurs agent(s) dopant(s). Le mélange est ensuite porté à des températures comprises entre 750 et 900°C pour permettre le moussage, résultat de la formation d’un gaz « inerte » (CO 2 , N 2 , O 2 , etc…) issu de l’agent moussant. Ces bulles de gaz restent emprisonnées dans le verre à l’état pâteux aux températures utilisées. Sa porosité et la taille de ses pores peuvent être adaptées selon la composition, la technique de chauffage et les gradients de température imposés. Son coût est faible pour les diverses raisons évoquées ci-dessus (valorisation de déchets, nombre restreint d’étapes, etc…). La fixation des nanoparticules anisotropes d’oxydes métalliques dans la mousse de verre et/ou vitrocéramique est réalisée par imprégnation dans la masse totale de la mousse (ou à cœur) en voie humide (directe) via une technique de pré-stabilisation des particules en phase aqueuse à l’échelle nanométrique permettant un bon contrôle de la taille des espèces actives. Les oxydes des métaux (transition ou post transition) ainsi adsorbés par la mousse, sur toutes les surfaces disponibles ( i.e. surfaces externes et internes) de la mousse, sont de taille et morphologie contrôlées, nanométriques conférant au catalyseur une bonne surface spécifique tout en bénéficiant de la structure macroporeuse de la mousse pour limiter les pertes de charge lors de l’utilisation du matériau conçu. Il convient de rappeler que l’invention ne nécessite pas l’usage d’un « washcoat » ou couche d’enduction de l’ordre de 10 à 200µm d’épaisseur, en général d’environ 50µm, pour l’adhérence des nanoparticules métalliques à la mousse de verre et/ou de vitrocéramique. En revanche, ladite mousse peut subir, après sa préparation, une étape visant à modifier sa surface disponible pour une meilleure adsorption des nanoparticules métalliques. Des exemples de fonctionnalisation, conduisant e.g. à la formation d’une strate d’épaisseur inférieure à 10µm à la surface de la mousse de verre et/ou de vitrocéramique, sont le dopage de la mousse de verre et/ou de vitrocéramique avec un ou plusieurs oxydes métalliques, e.g . Fe 2 O 3 , TiO 2 , contribuant à l’activité catalytique, la nitruration de la mousse de verre et/ou vitrocéramique sous atmosphère d’ammoniac afin de modifier les fonctions de surface en remplaçant les atomes d’oxygène par des atomes d’azote ayant une affinité plus importante pour le métal adsorbé, ou encore la cristallisation partielle ( En outre, et surtout, les Inventeurs ont mis en évidence de manière tout à fait inattendu que le matériau catalytique de la présente invention comprenant ou consistant en une mousse de verre et/ou de vitrocéramique comme support de nanoparticules constituées à au moins 11%, au moins 30%, au moins 50%, au moins 70%, ou au moins 90%, d’au moins un métal à l’état oxydé, a conduit en général à un meilleur rendement d’abattement de COV que celui de la Demande internationale WO 2017/064418 [1]. Cela a par exemple été mis en évidence, lorsque ledit matériau comprend des nanoparticules de MnO 2 adsorbées par une mousse de verre, sur toutes les surfaces disponibles ( i.e. surfaces externes et internes) d’une mousse de verre, ( i.e. par imprégnation profonde ou à cœur qui diffuse les nanoparticules métalliques à travers les pores de la mousse de verre et/ou de vitrocéramique) dans le cas du traitement des hydrocarbures, par exemple des alcanes, dans l’air, à une température de 300°C. A ce jour, le matériau catalytique de la présente invention a déjà été mis en œuvre avec succès pour l’oxydation en phase gaz ( i.e. traitement de l’air par ozonation catalytique et en thermo-catalytique) par l’utilisation d’oxydes de manganèse sur une mousse de verre sans l’emploi d’un washcoat. Ces oxydes métalliques sont fixés sur le support sous forme de particules anisotropes de tailles nanométriques par imprégnation puis séchage. Cette technique de fixation est douce car réalisée en phase aqueuse, à température ambiante et à l’air et sans étape ultérieure de calcination. Le contrôle de la taille et de la morphologie de ces particules métalliques est obtenu grâce à des techniques de réduction adaptées (hydrogène, réducteur chimique, processus redox) puis d’adsorption connues de l’Homme du métier. L’activité catalytique peut être ciblée en fonction de l’application envisagée dans le choix du métal (ou du mélange de métaux) supporté(s) mais aussi par la structure du support (plus ou moins poreux, etc…). Des applications en phase gaz ou liquide ou gaz/liquide sont ainsi envisageables, notamment pour l’oxydation (thermo)catalytique sans utilisation d’ozone ou pour l’ozonation (thermo)catalytique, où par exemple l’utilisation des nanoparticules de MnO 2 adsorbées par une mousse de verre, sur toutes les surfaces disponibles ( i.e . surfaces externes et internes) d’une mousse de verre, permet une bonne et meilleure oxydation des polluants, en particulier des hydrocarbures, qu’en utilisant des nanoparticules de Ru à l’état d’oxydation 0 (cf. tableau 1). Un objet de la présente invention est un matériau catalytique comprenant : (a) un support en mousse de verre et/ou de vitrocéramique, (b) des nanoparticules métalliques constituées à au moins 11% d’au moins un métal à l’état oxydé adsorbées par ledit support ; ladite mousse de verre et/ou de vitrocéramique présentant une porosité ouverte d’au moins 75% par rapport à la porosité totale ; lesdites nanoparticules d’oxydes métalliques comprenant au moins un métal choisi parmi les métaux de transition et de post-transition (ou pauvre). Le matériau est prêt à être utilisé, aucune étape de calcination n’étant nécessaire pour former les nanoparticules d’oxyde métalliques et/ou les disperser dans le support. Ledit support peut être par exemple sous la forme d’un seul bloc ou monolithe, sous la forme de billes ou sous la forme de pellets. Le volume et la forme du support peuvent être choisis selon l’utilisation désirée. Par exemple, le support peut avoir un volume minimum de 0,5 cm 3 . Selon un mode de réalisation particulier du matériau de la présente invention, les nanoparticules d’oxyde métallique sont directement en contact avec toutes les surfaces disponibles de la mousse de verre et/ou de vitrocéramique. Selon un mode de réalisation particulier du matériau de la présente invention, la mousse de verre et/ou de vitrocéramique a une porosité totale d’au moins 60%, de préférence d’au moins 70%, préférentiellement d’au moins 75%, et tout préférentiellement d’au moins 80%. Selon un mode de réalisation particulier du matériau de la présente invention, le diamètre moyen des pores de la mousse de verre et/ou de vitrocéramique d p est de 0,01 mm à 1 mm, de préférence de 0,2 à 0,8 mm ; préférentiellement de 0,4 à 0,7 mm. Il s’agit d’une moyenne, les pores pouvant présenter un diamètre supérieur, jusqu’à 3-4 mm. Selon un mode de réalisation particulier du matériau de la présente invention, les nanoparticules de morphologie sphérique ont un diamètre moyen de 1 à 10 nm, de préférence de 2 à 8 nm, préférentiellement d’environ 5 nm. Elles peuvent également se présenter sous forme anisotrope (bâtonnets, vers, dendrites), par exemple de dimension de l’ordre de 3-4 nm de section et 10-100 nm de longueur. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, les métaux de transition et post-transition sont par exemple choisis parmi Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Mo, Se, Sn, Pt, Ru, Rh, Zr, Re, Pd, W, Ir, Os, Nb, Ta, Bi, Au, Ag, Ti. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, le matériau catalytique comprend des nanoparticules de MnO 2 adsorbées directement sur une mousse de verre. Un autre objet de la présente invention est un procédé de préparation d’un matériau selon la présente invention, ledit procédé comprenant une étape de mise en contact par imprégnation profonde ou à cœur ( i.e. par immersion) de nanoparticules métalliques constituées à au moins 11% d’au moins un métal à l’état oxydé telles que définies dans la présente invention et en suspension dans un solvant avec une mousse de verre et/ou de vitrocéramique. Selon la présente invention, la mousse de verre et/ou de vitrocéramique d’une part et les nanoparticules métalliques d’autre part sont préparées séparément l’une de l’autre avant l’étape de mise en contact. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, le procédé comprend en outre une étape de séchage du matériau formé avant son utilisation afin d’éliminer le solvant dans lequel les nanoparticules métalliques étaient en suspension. Par exemple, l’étape de séchage est mise en œuvre dans un four à une température de 90 à 200°C, notamment de 90 à 120°C, en particulier d’environ 100°C. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, les étapes de mise en contact et de séchage sont répétées, de préférence jusqu’à adsorption complète des nanoparticules métalliques sur toutes les surfaces disponibles de la mousse de verre. Cette méthode itérative permet d’augmenter la quantité de nanoparticules métalliques ainsi adsorbées. L’adsorption de la totalité des nanoparticules métalliques peut être contrôlée visuellement ou par des méthodes de spectroscopie en suivant la décoloration de la suspension de nanoparticules métalliques à chaque imprégnation. Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, la suspension de nanoparticules métalliques comprend un agent stabilisant capable d’empêcher l’agrégation des nanoparticules et de contrôler le diamètre moyen des nanoparticules métalliques, de préférence choisi parmi les polymères, les liquides ioniques, les ligands phosphorés et/ou soufrés et/ou azotés et/ou oxygénés, les cyclodextrines, les dendrimères, les calixarènes et les tensioactifs. Par exemple le tensioactif est de type ammonium quaternaire, en particulier : (i) un N-(hydroxylalkyl)ammonium de formule (I) R 1 R 2 R 3 N + (CH2) n -OH, X - où R1 et R 2 , identiques ou différents, avantageusement identiques, représentent un aryle ou alkyle en C 1 à C 6 , notamment un alkyle de C 1 à C 3 , en particulier un alkyle en C 1 ; R 3 représente un aryle ou alkyle en C 6 à C 20 , notamment un alkyle en C 10 à C 18 , en particulier un alkyle en C 16 ; n = 2 à 6, notamment 2 à 4, en particulier 2 à 3 ; X est un contre anion monovalent, choisi parmi Cl, Br, I, F, CH 3 SO 3 , CF 3 SO 3 , NTf 2 , BF 4 , PF 6 , OH, HCO 3 , RCOO ( e.g . lactate, décanoate) ; ou (ii) un N-tris-(hydroxyalkyl)ammonium de formule (II) R 3 N + [(CH2) n -OH]3, X - où R 3 , X et n sont tels que définis ci-dessus. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, l’agent stabilisant est de préférence un N,N-diméthyl-N-cétyl-N-(2-hydroxyéthyl)ammonium. Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, le tensioactif est de type ammonium quaternaire, de préférence un N,N-diméthyl-N-cétyl-N-(2-hydroxyéthyl)ammonium, et son contre anion. Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, le solvant est l’eau ou un alcool, e.g. le méthanol, ou un mélange de ceux-ci. Un autre objet de la présente invention est un matériau obtenu par le procédé de préparation selon la présente invention. Un autre objet de la présente invention est un réacteur catalytique comprenant un matériau selon la présente invention. On entend par « réacteur catalytique » au sens de la présente invention, un support pouvant contenir le matériau catalytique de la présente invention, par exemple choisi parmi un tube ou une cuve. Un autre objet de la présente invention est l’utilisation d’un matériau selon la présente invention, dans le traitement des polluants présents dans l’air ou dans l’eau. Par exemple, les polluants sont des hydrocarbures, en particulier des alcanes. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES représente l’installation pour l’oxydation thermocatalytique de COV avec une mousse de verre catalytique. EXEMPLES EXEMPLE 1 : MATERIEL ET METHODES 1. Préparation et caractérisation de mousses de verre Exemple 1.1 : 477,5g de verre silicate sodocalcique (type verre d'emballage alimentaire ou verre de vitrage) broyés et présentant une granulométrie inférieure à 350 micromètres (95,5% de la masse totale de mousse), 15g de AIN (3% de m totale ) et 7,5g d’agent dopant TiO 2 (1,5% de m totale ) ont été mélangés et placés dans un récipient puis introduits dans un four. Trois mousses ont été préparées à des températures différentes et des temps de cuisson différents afin de faire varier la porosité ouverte. Mousse de verre Temps (h) Température (°C) Porosité ouverte (%) MV1 2 890 85 MV2 1,5 880 83 MV3 4 850 77 Exemple 1.2 : Selon la même méthode, une quatrième mousse de verre a été préparée à partir de 200g de verre broyé, 2% en poids d’AIN et 1% en poids de TiO 2 à une température de 850°C pendant 1h40. Les caractéristiques de la mousse de verre MV4 ont ensuite été déterminées : Papp Ppyc % porosité ouverte % porosité fermée % porosité totale 0,39 2,06 81 3 84 Exemple 1.3 : La mousse de verre MV5 a été préparée à partir de poudre de verre (95,5%), 1,5% en poids d’AIN et 3% en poids de TiO 2 à une température de 880°C pendant 2h40. Exemple 1.4 : La mousse de verre MV6 a été préparée à partir de poudre de verre (93.5%), 0,75% en poids d'AlN, 4,5% en poids de MnO 2 et 1,25% en poids de TiO 2 à une température de 880°C pendant 2h30. Exemple 1.5 : Les mousses de verre MV7-MV14 ont été préparées à partir de poudre de verre, de différents % en AIN, TiO 2 et/ou MnO 2 , selon les conditions de température et de temps mentionnées dans le tableau 3 ci-dessous. Echantillon Série de départ Granulométrie de la poudre de verre (µm) T (°C) Temps (min) Porosité ouverte (%) AIN (wt.%) TiO 2 (wt.%) MnO 2 (wt.%) MV7 1,48 0,00 3,00 880 30 90 MV8 2,90 3,00 3,00 880 30 88 MV9 1,48 3,00 0,00 880 30 73 MV10 0,60 1,16 1,16 880 30 77 MV11 0,60 4,84 4,84 880 30 92 .MV12 0,60 4,84 4,84 850 30 91 MV13 0,60 4,84 4,84 200 880 60 88 MV14 0,60 4,84 4,84 850 60 89 Exemple 1.6 : Nitruration d’une mousse de verre Un échantillon de mousse de verre selon l’exemple 1.1 a été placé dans un creuset en céramique, dans un four en céramique. Sous flux d’azote, une température de 750°C a été atteinte en 1h15. Après 35 minutes à 750°C, le flux d’azote a été remplacé par un flux d’ammoniac. Le chauffage a été maintenu 24h sous flux d’ammoniac puis la mousse a été refroidie naturellement, en 2h environ, sous flux d’azote. 2. Préparation d’une suspension aqueuse de nanoparticules de (i) ruthénium(0) ou (ii) dioxyde de manganèse (MnO 2 ) (i) 10 mL d’une solution aqueuse contenant 49,7 mg (1 eq, 1,9 x 10 -4 mol) de RuCl 3 ,3H 2 O et 37 mL d’une solution aqueuse contenant 133 mg (2 eq, 3,8 x 10 -4 mol) de N,N-diméthyl-N-cétyl-N-(2-hydroxyéthyl)ammonium ont été ajoutées, sous agitation, à 3 mL d’une solution aqueuse de NaBH 4 (2,5 eq, 4,75 x 10 -4 mol). Le mélange a été maintenu 1 jour sous agitation à température ambiante et sous pression atmosphérique. (ii) 1 mL de solution aqueuse de borohydrure de sodium (2,5 éq., 9,5 × 10 -5 mole, 3,6 mg) a été ajouté à une solution aqueuse (5 mL) du surfactant approprié (5, 7 ou 10 éq.). Cette solution mélangée a ensuite été rapidement ajoutée sous agitation vigoureuse à une solution aqueuse (4 mL) du précurseur métallique KMnO 4 (1 éq., 3,8×10 -5 mole, 6 mg) pour obtenir une suspension colloïdale aqueuse de MnO 2 (IV) (10 mL). La réduction s’est produite instantanément et s’est manifestée par un changement de couleur du rose au brun. 3. Préparation des nanoparticules de ruthénium(0) ou de MnO 2 adsorbées par la mousse de verre 260µl de chaque suspension obtenue à l’exemple 2 ont été imprégnés sur la mousse de verre MV5. La solution a été déposée sur chaque face de la mousse avec un temps de pause entre chaque dépôt. Le volume de suspension excédentaire a été récupéré et réutilisé pour un nouveau dépôt afin d’effectuer une imprégnation quantitative. La mousse a ensuite été séchée à l’étuve (T=100°C). EXEMPLE 2 : EVALUATION DES PERFORMANCES DE CATALYSEURS Ru(0) ou MNO 2 ADSORBES PAR UNE MOUSSE DE VERRE DANS LE CAS DES ALCANES Le dispositif d’oxydation thermocatalytique a été constitué d’un réacteur à lit fixe continu alimenté par de l’air pollué par un COV à la concentration souhaitée (Figure 1). Un sac Tedlar® de 40 L a été rempli d’oxygène à l’état d’équilibre, puis un COV liquide a été vaporisé jusqu’à atteindre la concentration souhaitée. Ensuite, l’air pollué a été pompé du sac à l’aide d’une pompe à membrane, spécialement conçue par KNF (Allemagne) pour cette application, vers le catalyseur (réacteur) en mousse de verre inséré dans un four dont la température a été contrôlée entre 100°C et 400°C (précision ±10°C). Le four a atteint la température souhaitée avant de commencer les expériences sur l’élimination du COV. Le débit de gaz a été contrôlé par un débitmètre (Brooks R-15-C) et se situait entre 6,6 NL h-1 et 21,9 NL h-1. Selon la taille du catalyseur (16 mm de diamètre et 94 mm de longueur), la vitesse du gaz a varié entre 0,010 m.s-1 et 0,032 m.s-1 et la vitesse spatiale horaire du gaz (GHSV) entre 288 h-1 et 1236 h-1. Des échantillons de gaz ont été prélevés à l’aide d’une seringue étanche aux gaz à l’entrée et à la sortie du réacteur. Toutes les expérimentations ont été réalisées pendant au moins une heure afin de garantir les conditions d’équilibre (ce qui a été vérifié en prélevant plusieurs échantillons pendant les expériences et après quelques minutes la concentration à la sortie était constante) et aucune désactivation du catalyseur n’a été observée. L’élimination d’heptane a été testée par oxydation thermocatalytique. Les concentrations d’entrée testées de l’heptane ont été de 1g.m -3 ou 2g.m -3 . Ces valeurs ont été choisies afin de tenir compte de l’air intérieur industriel où des concentrations élevées peuvent être rencontrées. Le COV a été analysé par chromatographie en phase gazeuse (CG). L’appareil de CG (Agilent 6890N) a été équipé d’une colonne DB-624 (30m x 0,53mm) et d’un détecteur à ionisation de flamme. L’injecteur a été chauffé à 150°C et le détecteur à 250°C. Le gaz vecteur était H 2 . Le four a été chauffé à 300°C. Le temps de rétention a été d’environ 4 minutes. La vitesse de réaction (r en g.m -3 .s - 1) a été calculée en fonction des concentrations d’entrée [VOC] inlet et de sortie [VOC] outlet et le temps de séjour dans le tube vide (s), selon l’équation ci-dessous : Les résultats présentés dans le tableau 4 ont clairement mis en évidence l’efficacité des mousses de verre catalytiques comme catalyseur pour le traitement de COVs, et en particulier la meilleure efficacité d’une mousse de verre imprégnée de nanoparticules de MnO 2 par rapport à un matériau catalytique imprégné de nanoparticules métalliques à l’état d’oxydation 0. Test d’oxydation thermocatalytique Comparaison des performances avec différentes nanoparticules Ru(0) vs MnO 2 COV AL-P4-4@Ru(0) AL-P4-4-MnO 2 heptane-1g.m -3 -300°C 0,109 g.m -3 .s -1 0,194 g.m -3 .s -1 heptane-2g.m -3 -300°C 0,172 g.m -3 .s -1 0,379 g.m -3 .s -1 LISTE DES REFERENCES Demande internationale WO 2017/064418 2. Lebullenger et al., J. Non-Crystalline Solids, 356 : 2562-2568, 2010 Matériau catalytique comprenant : (a) un support en mousse de verre et/ou de vitrocéramique, (b) des nanoparticules métalliques constituées à au moins 11% d’au moins un métal à l’état oxydé adsorbées par ledit support ; ladite mousse de verre et/ou de vitrocéramique présentant une porosité ouverte d’au moins 75% par rapport à la porosité totale ; lesdites nanoparticules d’oxydes métalliques comprenant au moins un métal choisi parmi les métaux de transition et de post-transition. Matériau selon la revendication 1, où les nanoparticules d’oxyde métallique sont directement en contact avec la mousse de verre et/ou de vitrocéramique. Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la mousse de verre et/ou de vitrocéramique a une porosité totale d’au moins 60%. Matériau selon l’un quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le diamètre moyen des pores de la mousse de verre et/ou de vitrocéramique d p est de 0,01 mm à 1 mm. Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit au moins un métal de transition ou de post-transition est choisi parmi Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Mo, Se, SN, Pt, Ru, Rh, Zr, Re, Pd, W, Ir, Os, Nb, Ta, Bi, Au, Ag, Ti. Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les nanoparticules sont sphériques et ont un diamètre moyen de 1 à 10 nm. Matériau selon l’une quelconque de revendication 1 à 6, où les nanoparticules métalliques sont des nanoparticules de MnO 2 . Procédé de préparation d’un matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant une étape d’imprégnation d’une mousse de verre et/ou de vitrocéramique avec une suspension de nanoparticules métalliques dans un solvant. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape de séchage du matériau formé. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, dans lequel la suspension de nanoparticules dans le solvant comprend un agent stabilisant. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’agent stabilisant est choisi parmi les polymères, les liquides ioniques, les ligands phosphorés et/ou soufrés et/ou azotés et/ou oxygénés, les cyclodextrines, les dendrimères, les calixarènes et les tensioactifs. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le tensioactif est de type ammonium quaternaire, de préférence un N,N-diméthyl-N-cétyl-N-(2-hydroxyéthyl)ammonium et son contre-anion. Réacteur catalytique comprenant un matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Utilisation d’un matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans le traitement des polluants présents dans l’air ou dans l’eau. Utilisation selon la revendication 14, où les polluants sont des hydrocarbures, de préférence des alcanes.