Caractérisations in-situ d’un catalyseur Pt/CeO2 au cours de cycles redox

MICROSCOPIE+ATARI:CARE:ECI2D+GFE:MAO:FCA:CGE:SLO:PVE; National audience; Depuis plusieurs années, les normes européennes des émissions de NOx des véhicules diesel ne cessent de se renforcer. Plusieurs solutions ont été mises en place par les équipementiers pour relever le défi de la réduction des NOx en N2 dans l’environnement oxydant des échappements diesel. Le système de stockage et réduction des NOx, appelé NOxTrap, est un procédé cyclique entre des phases de stockage des NOx sous forme de nitrates (phase pauvre) jusqu’à saturation de la surface du catalyseur et des phases riches de quelques secondes déclenchées par une post-injection de gazole qui permettent la décomposition des nitrates et la réduction des NOx en N2 en régénérant ainsi la surface. Les catalyseurs NOxTrap sont généralement composés de Pt pour la fonction oxydation lors des phases pauvres, de Rh pour réduire les NOx au cours des phases riches, d’un composé basique pour le stockage des NOx comme l’oxyde de baryum et d’un support oxyde. L’utilisation de la cérine comme support offre l’avantage d’assurer une bonne dispersion des métaux, notamment du Pt, même à haute température grâce à la forte interaction Pt/CeO2. D’autre part, la cérine permet un stockage des NOx plus important que l’oxyde de baryum à des températures inférieures à 200 °C. Notre objectif technologique est de regrouper la fonction d’oxydation des imbrulés (DOC : Diesel Oxidation Catalyst) avec celle de réduction des NOx dans une seule brique catalytique en adaptant la formulation d’un catalyseur NOxTrap. Cette étude expose l’impact des cycles pauvre/riche du système NOxTrap sur la fonction d’oxydation catalytique des imbrûlés (hydrocarbures, CO) d’un catalyseur modèle Pt/CeO2 (1% Pt). La mesure des performances catalytiques a montré une forte diminution de la température de conversion du CO et du C3H6 après une séquence d’une heure de cycles pauvre (90 s) /riche (30 s) à 250 °C sensée simuler le fonctionnement NOxTrap. L’origine de cette activation a été étudiée in-situ par microscopie électronique en transmission environnementale (ETEM) et par spectroscopie Raman. L’ETEM a mis en évidence la redispersion des nanoparticules de Pt à l’échelle nanométrique suite aux enchainements de phases riches et pauvres. Des cartographies Raman in-situ réalisées au cours des cycles redox ont permis de montrer que les processus de diffusion liés à la redispersion des atomes de platine à la surface de la cérine s'opéraient à l'échelle micrométrique et induisaient une augmentation de la quantité de ses défauts structuraux. Une séquence redox à 250 °C permet d’optimiser la dispersion du Pt sur la cérine et par conséquent d’augmenter significativement l’activité catalytique du catalyseur pour les réactions d’oxydation.