Etude de la réduction catalytique sélective des nox par acétylène via des zéolithes échangées aux métaux de transition

par Ingrit Carolina Castellanos Cordero

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Olivier Marie.

Le président du jury était Christophe Dujardin.

Le jury était composé de Olivier Marie, Christophe Dujardin, Xavier Courtois, Carlos Henriques.

Les rapporteurs étaient Christophe Dujardin, Xavier Courtois.


  • Résumé

    En ce qui concerne les émissions de NOX, le secteur automobile, et en particulier le moteur Diesel, est le plus polluant. Une technologie mise en place pour réduire ces NOX en N2, consiste en l’ajout d’un additif (AdBlue®) précurseur du réducteur NH3. Cependant, cette technologie présente quelques contraintes en termes de sécurité, efficacité et les catalyseurs utilisés sont souvent chers ou toxiques. Cette étude traite de l’utilisation alternative de l’acétylène (C2H2) comme réducteur pour éliminer les NOX. Cet hydrocarbure possède une efficacité notable en utilisant des matériaux catalytiques de type zéolithes. Cependant la nature des espèces intermédiaires dans la boucle catalytique n’a pas été encore éclaircie. De plus, la sélectivité du procédé doit être améliorée pour atténuer la formation de CO dû à l’oxydation incomplète de C2H2. Afin de favoriser une des étapes élémentaires de la réduction des NOX (l’oxydation NO en NO2), les zéolithes utilisées ici (FER, MOR et BEA) ont été modifiées par l’introduction de métaux (Fe, Co, Cu et Pd). Les propriétés redox ont été ainsi étudiées par l’adsorption de molécules sonde suivie par spectroscopie IR. Concernant l’activité catalytique, testée en mode IR operando, différents rapports NO/NOX et teneurs en O2 ont été étudiés. La structure FER montre de hautes performances et l’échantillon à basse de Co conduit à la meilleure l’efficacité en conditions NO2 seul. Le mécanisme réactionnel met en jeu la formation de composés de type CxHyNOz conduisant aux espèces intermédiaires HCN et NCO- actives en déNOx. De nouvelles formulations à base de Pd ont été considérées pour oxyder le CO mais sans effet notable en conditions SCR.

  • Titre traduit

    Selective catalytic reduction study of nox using acetylene as a reducing agent over zeolite catalysts loaded with transition metal ions


  • Résumé

    Among NOX emission sources, the automotive industry and specifically Diesel engines are the main pollutants. An already commercialized technology to reduce NOX to N2, consists in the dosage of an additive, AdBlue® that acts as a reducing agent precursor (NH3). However, this technology is restricted due to transport security, rather low efficiency and some applied catalysts are even expensive or toxic. This study focuses on the alternative application of acetylene (C2H2) as a reducing agent to remove these NOX. This hydrocarbon presents a reasonable efficiency and activity using zeolite catalysts. However, the nature of the intermediate species involved in the reduction catalytic loop has not yet been clarified. Moreover, the process selectivity should be improved in order to lower the CO production due to incomplete oxidation of C2H2. In order to enhance one of the elementary steps in the NOX reduction (NO to NO2 oxidation), the used catalysts (FER, MOR and BEA) were modified by metal loading (Fe, Co, Cu, Cu and Pd). The redox properties of these materials were then studied by adsorption of probe molecules followed by IR spectroscopy. Regarding the catalytic activity evaluated in the IR operando mode, various NO/NOX ratios and O2 contents were studied. The FER structure shows promising performances and under NO2 SCR conditions the Co based formulation leads to the best efficiency. The reaction mechanism involves the formation of CxHyNOz species whose further transformation leads to HCN and NCO- intermediate species active in DeNOx. New Pd based catalytic formulations were considered to improve the CO oxidation but without any relevant result in SCR conditions.

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  • Détails : 1 vol. (200 f.)
  • Annexes : Bibliogr. 219 ref. Index

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  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque Rosalind Franklin (Sciences-STAPS).
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2016-60
  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque Rosalind Franklin (Sciences-STAPS).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2016-60bis
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