Etude par couplage ir in situ - sm du mecanisme de la reduction catalytique selective des oxydes d'azote par le propane en milieu oxydant sur zeolithes h-cumfi

par FREDERIC POIGNANT

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jacques Saussey.

Soutenue en 1997

à Caen .

mots clés

Résumé

La reduction catalytique selective des oxydes d'azote par un hydrocarbure (rcs-hc) en exces d'oxygene presente un grand interet pour le traitement des gaz d'echappement des moteurs diesel. Les zeolithes echangees par des metaux sont les plus actives pour la transformation no#x + hc + o#2 n#2 + co#2 + h#2o, en particulier la zeolithe cumfi. Jusqu'a present, aucun mecanisme detaille n'a ete decrit en raison de l'absence de caracterisation d'especes intermediaires en cours de reaction. Nous avons utilise le couplage infrarouge in situ - spectrometrie de masse en ligne, ce qui a permis d'identifier de nouvelles especes adsorbees intermediaires. Etant donnee l'acidite protonique toujours presente dans les catalyseurs cumfi, nous avons etudie la reaction sur zeolithe hmfi sans cuivre pour cerner le role specifique de l'acidite de bronsted. A l'etat stationnaire, lors de la reaction de no + c#3h#3 + o#2 (en exces) a 350c, nous avons detecte la presence d'acrylonitrile et d'acetonitrile sur le catalyseur. La conversion de no en n#2 est maximale (20 %) avec la zeolithe la plus acide mais par contre, la formation d'acrylonitrile ne suit pas cette evolution. L'etude de la rcs de no par le propane sur h-cumfi en exces d'oxygene a 350c montre qu'a l'etat stationnaire (conversion de no en n#2 = 65 %), les especes presentes sur le catalyseur - co, carboxylates - ne sont pas des intermediaires. C'est en operant en regime transitoire (defaut d'oxygene) que la concentration des intermediaires devient suffisamment importante pour etre detectes par ir. Dans ces conditions, on observe differentes especes adsorbees sur les sites si(oh)al et cu#+ caracterisees individuellement par analyse vibrationnelle, isotopie et adsorption des molecules presumees intermediaires. Le mecanisme de la rcs de no par le propane sur h-cumfi est finalement elabore suivant des chemins paralleles aboutissant a l'espece cle cu#+nh#3 qui reagit avec no pour former n#2.

Titre traduit

Study by ir in situ - ms splitting of the mechanism of the selective catalytic reduction of nitrogen oxides by propane under excess oxygen on h-cumfi zeolites

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