Catalyseurs trois-voies de dépollution automobile : étude du stockage et de la mobilité de l'oxygène

Three-way catalysts for automotive post-combustion : investigation of the oxygen storage and mobility processes

• Auteur / Autrice : Sumeya Bedrane
• Direction : Daniel Duprez, Claude Descorme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique et analytique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxygène

Métaux précieux

Oxydes de cérium

Résumé

Le processus de stockage de l'oxygène sur des catalyseurs M/CexZr1-xO2 (M=Rh, Pt, Pd, Ru, Ir) est étudié en détail. Le rôle du métal, l'influence de la nature du métal, de la morphologie des particules métalliques et l'effet des interactions métal/support sur la capacité de stockage de l'oxygène (OSC) sont analysés. Deux étapes clés du processus de stockage, à savoir (i) l'activation de l'oxygène sur le métal et (ii) la diffusion de l'oxygène sur l'oxyde support sont étudiées par la technique d'échange isotopique 16O/18O. L'aptitude du rhodium, du ruthénium et de l'iridium à activer l'oxygène à basse température est mise en évidence. La modélisation cinétique des réactions permet d'accéder aux coefficients de diffusion de l'oxygène à la surface et dans le réseau des oxydes CeO2 et Ce0,63Zr0,37O2. Enfin, en complément de l'étude cinétique de la diffusion de l'oxygène, l'identification des espèces oxygénées par spectroscopie infrarouge met en lumière l'implication des superoxydes dans la mobilité de l'oxygène à la surface des oxydes étudiés.

The oxygen storage process on M/CexZr1-xO2 (M=Rh, Pt, Pd, Ru, Ir) catalysts is widely studied. The role of the metal, the influence of the nature and the morphology of metal particles and the metal/support interactions are analyzed. Two key steps of the oxygen storage process are (i) oxygen activation on the metal and (ii) oxygen diffusion on the support. They are studied using the 16O/18O isotopic exchange. Homoexchange reaction shows the aptitude of rhodium, ruthenium and iridium to activate oxygen at low temperatures whereas heteroexchange reaction is used to investigate oxygen diffusion. Kinetic modeling of these reactions allows the calculation of oxygen diffusion coefficients at the surface and in the bulk of CeO2 and Ce0,63Zr0,37O2. Finally, infrared spectroscopy - in parallel to the oxygen diffusion kinetic study - evidences that superoxide species are involved in the oxygen surface mobility on ceria-zirconia mixed oxide.