Étude par spectroscopie IR operando de matériaux catalytiques pour le traitement des pollutions d’habitacles de véhicules : mise en évidence des sites actifs, des espèces intermédiaires/spectatrices et des mécanismes réactionnels

Operando IR spectroscopy study of catalytic materials for pollution treatment of vehicle cockpits: evidence of the active sites, intermediate/spectator species and reaction mechanisms

Laboratoire Catalyse et Spectrochimie, ENSICAEN, Université de Caen, CNRS, 6 Bd Maréchal Juin, 14050 Caen, France
e-mail : philippe.bazin@ensicaen.fr

Reçu : 17 Juin 2011
Accepté : 14 Février 2012

Résumé

Une alternative possible aux filtres classiques à base de charbons actifs utilisés pour le traitement de l’air d’habitacles de véhicules est apportée par les matériaux catalytiques qui non seulement suppriment les polluants mais aussi les transforment en espèces inertes. L’étude du fonctionnement de deux types de matériaux a été réalisée en utilisant la spectroscopie IR couplée avec la spectrométrie de masse et la chimiluminescence en reproduisant les conditions réelles du process. Cet équipement permet une analyse résolue en temps et simultanée des espèces adsorbées et gazeuses. L’objectif des mesures est de conduire aux valeurs d’activité et de sélectivité et à l’identification des étapes consécutives d’un mécanisme. Les mécanismes d’élimination à basses températures de NO₂ par des matériaux zéolithiques et d’oxydation du méthanol par des catalyseurs Au/CeO₂ ont ainsi été clairement identifiés.

Abstract

A possible alternative to conventional filters (e.g. activated carbon) used for the air treatment of vehicle cockpits can be made using catalytic materials which not only removes pollutants but also turn them into inert species. The study of two types of materials was carried out using IR spectroscopy coupled with mass spectrometry and chemiluminescence by reproducing the real conditions of the process. This equipment allows analyzing simultaneously gaseous and adsorbed species with one second time-resolution. The aim of the investigation is both to identify consecutive steps of a mechanism and to determine the values of activity and selectivity of the process. The low temperature NO₂ removal mechanisms over zeolite materials and the methanol oxidation over Au/CeO₂ catalysts have thus been clearly identified.