Catalyseurs de réduction des oxydes d'azote par le méthane : application au traitement des gaz d'échappement des moteurs fonctionnant au gaz naturel

Catalyst for nox reduction by methane: application to the treatment of exhaust gases from natural gas vehicles

• Auteur / Autrice : Claude Descorme
• Direction : Patrick Gelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Chimie-physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Gelin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Convertisseurs catalytiques

Déchets -- Élimination

Moteurs -- Gaz d'échappement

Mordénite

Catalyseurs au palladium

Méthane

Monoxyde d'azote

Réduction (chimie)

Résumé

Le present travail concerne l'etude de la reduction du monoxyde d'azote par le methane en presence d'oxygene sur zeolithes mfi et mordenite echangees au palladium. A l'etat frais ces catalyseurs permettent, en presence d'oxygene, de reduire no exclusivement en n#2. Ce comportement est relie a la stabilisation d'ions pd#2#+ disperses au sein de la microporosite des zeolithes. En presence d'eau ces solides conservent partiellement leur activite. Toutefois apres traitement sous vapeur d'eau a 800c ils perdent toute activite en reduction de no et se comportent comme des catalyseurs d'oxydation totale. Ceci est associe au frittage du palladium sous forme de grosses particules de palladium metallique. Les deux supports zeolithiques subissent parallelement une forte desalumination. Une perte de cristallinite et de microporosite est observee dans le cas de la mordenite. L'augmentation du rapport si/al du support zeolithique (utilisation de silicalite ou de mordenites desaluminees) ne permet pas de preserver l'activite reductrice des catalyseurs a l'etat frais a l'issue d'un vieillissement a 800c sous eau. L'origine du vieillissement a ete reliee a la mobilite intrinseque du palladium en presence d'eau a haute temperature et non a l'instabilite du support. Enfin une approche mecanistique a ete realisee par une etude cinetique et une etude infrarouge de l'interaction des divers partenaires de la reaction avec les ions pd#2#+ disperses dans la mfi. Les etapes elementaires de la reaction ont pu etre discutees et comparees a celles du mecanisme propose pour le catalyseur co-mfi. No#2, forme par reduction de pd#2#+ en pd#+ par no, est un intermediaire reactionnel necessaire a l'activation du methane (formation d'un radical methyle). Cette etape limite la vitesse globale de la reaction. Le radical methyle peut ensuite reagir soit avec no (scr) soit avec o#2 (combustion). Enfin l'oxygene permet la reoxydation de pd#+ en pd#2#+