thesis

Caractérisation de l’impact du vieillissement des différentes fonctionnalités d’un piège à NOx Diesel

Defense date:

Jan. 1, 2011

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Institution:

Caen

Disciplines:

Chemistry

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This thesis aims to characterize and understand the impact of aging on the evolution of different functionalities of a NOx trap catalyst. The approach is based on the study of a commercial catalyst characterization by combining synthetic gas bench reactivity study of the NOx trap in the fresh state and after different aging conditions, physical and chemical analyses and in-situ and operando FTIR tests. After thermal aging, the NOx storage function is affected by two main factors: platinum and support sintering. Pt sintering has several effects: it decreases the oxidizing power of the system (lowering therefore the NO2 yield, main intermediate in the nitrate formation) and it changes the Pt/Ba interface, which is essential for NOx storage by the spillover mechanism. Both surface and bulk NOx storage sites are impacted by sulfur poisoning. Sulfates are coordinated on all available material sites and are too stable to be removed by nitrates, as shown by Operando FTIR. During regeneration at 600 °C, we can observe that bulk sulfates diffuse back to the surface, only partially regenerating the trapping sites. That is not enough to recover the storage functionalities.

Abstract FR:

Cette thèse a pour objectif de caractériser et comprendre l'impact du vieillissement sur l'évolution de l'efficacité des différentes fonctionnalités d'un piège à NOx. L'approche repose sur l'étude d’un catalyseur commercial en associant la caractérisation sur banc gaz synthétique des fonctionnalités du piège à NOx à l'état frais et après différentes conditions de vieillissement, la mise en œuvre d'analyses physico-chimiques, ainsi que la réalisation d'essais FTIR en conditions in-situ et operando. Après vieillissement thermique, la fonction de stockage des NOx est impactée par deux facteurs principaux : le frittage du platine, et celui du support oxyde. Le frittage du platine a plusieurs effets : il diminue le pouvoir oxydant du système (donc la quantité de NO2 formé, intermédiaire essentiel dans la formation des nitrates) et change l'interface Pt/Ba qui est essentielle au stockage des NOx par le mécanisme de spillover. L’impact thermique sur le support diminue la quantité des sites de stockage disponibles. Après un empoisonnement par le soufre, les sites de stockage sont impactés en surface et dans le cœur du matériau. Les sulfates se coordinent sur tous les constituants du piège à NOx en occupant tous les sites disponibles et les nitrates ne parviennent pas à les déplacer, comme le montrent les essais réalisés en FTIR Operando. Lors de la régénération à 600 °C, nous pouvons remarquer le passage des sulfates de cœur en surface, ce qui constitue une régénération partielle du piège à NOx, insuffisante pour en rétablir les fonctionnalités.