4 way catalysts, Deactivation of the NOx storage trap function by soot
Effets de la combustion du noir de carbone sur l'adsorption des NOx sur un catalyseur quatre voies
Résumé
Recently, car manufacturers have developed "4 way" catalytic converters in order to couple hydrocarbon and CO oxidation, soot combustion and DeNOx fonctions on a single monolith. Several studies showed that the NOx storage capacity of NSR catalysts is reduced in the presence of soot. The aim of this work is to investigate the effect of carbon NSR catalyst contact on the ability of the catalyst to store NOx. The results show that the presence of carbon black in the catalytic bed involves a decrease of adsorbed nitrates stability and of the NOx storage capacity of materials. It is proposed that the proximity of the carbon particles and NOx adsorbents sites leads to a reduction of the stored nitrates species. The decrease of the NOx storage capacity is Jess important when platinum is present in the catalytic material composition. In agreement with previous studies on the catalytic combustion of soot, it is suggested that platinum increases the number of surface-oxygen complexes -C(O), which thus led to a decrease in the reducing character of carbon. Our study reveals that the deactivation of the NOx storage activity due to carbon-catalyst contact is an irreversible phenomena, and thus even when all carbon is burnt. Characterization of materials by transmission electron microscopy (TEM) showed that sintering of the platinum particles and a structural modification of the barium particles occurs after that the catalysts was in contact with carbon. The decrease in the NOx storage activity of the materials is then assigned to a lesser proximity of the oxidizing sites (Pt) and adsorption sites (Al or Ba).
Récemment, les constructeurs automobiles se sont intéressés au développement des catalyseurs appelés quatre voies, destinés à diminuer simultanément les émissions polluantes des moteurs diesels par l'intermédiaire d'un seul monolithe catalytique. Dans cet objectif, plusieurs études ont montré que la capacité de stockage des NOx de ces catalyseurs est inhibée par la présence de suies. Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans la compréhension des phénomènes en cause. Les résultats obtenus montrent que la présence de noir de carbone entraîne une diminution de la stabilité des nitrates adsorbés par les systèmes catalytiques étudiés et, ainsi, de leur capacité de stockage des NOx. Ce phénomène a été attribué à une réduction des espèces nitrates adsorbées à la surface des matériaux par les particules de carbone adjacentes. La présence d'une particule Pt à proximité d'un site de carbone favorise la formation de complexes oxygénés de surface, limitant l'effet réducteur du carbone envers les nitrates adsorbés. La perte de capacité d'adsorption des NOx des catalyseurs étudiés, observée lors de leur mise en contact avec du noir de carbone, s'est révélée irréversible à l'issue de l'oxydation du carbone. La caractérisation des matériaux par microscopie à transmission (MET) a révélé une modification importante de la structure des matériaux. Un frittage des particules de platine et une modification de la structure des particules de Ba entraînent en effet la perte irréversible de l'activité des matériaux vis-à-vis de l'adsorption des NOx.
Origine : Version validée par le jury (STAR)