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Paris, 25 mai 2009
Améliorer les pots d'échappement catalytiques des automobiles
Le mécanisme chimique à la surface d'un catalyseur automobile a été décrypté grâce à un record de vitesse d'observation établi par Frédéric Thibault-Strarzyk du Laboratoire catalyse et spectrochimie de Caen (CNRS-Ensicaen). Cette performance, réalisée en collaboration avec l'Université de Cambridge, a permis de caractériser l'étape clé de la réaction de dépollution du catalyseur automobile. L'enjeu est de taille : mieux comprendre les mécanismes de catalyses de dépollution pour améliorer les pots d'échappement et autres catalyseurs utilisés dans l'industrie.
Ces résultats paraissent dans la revue Science du 22 mai 2009.
Le catalyseur automobile, placé dans le pot d'échappement, est un solide qui convertit les gaz toxiques produits par le moteur en mélange de gaz non toxiques. Bien que ces catalyseurs soient pleinement utilisés, leurs mécanismes chimiques sont encore très peu connus.
Au-delà de l'amélioration des pots d'échappement catalytique, cette technique d'observation permettrait de comprendre de nombreux autres mécanismes de dépollution utilisés dans l'industrie.
Dans ces mécanismes, l'observation des espèces très fugaces des catalyseurs est particulièrement difficile. Jusqu'alors, les observations les plus rapides de la surface de ces catalyseurs par infrarouge étaient de l'ordre du dixième de seconde.
Une nouvelle combinaison de méthode d'observation a permis de franchir d'un facteur d'un million la durée des observations.
La manipulation a été réalisée à l'aide d'un laser femtoseconde qui a été concentré à la surface du catalyseur solide, composé de nanoparticules d'argent sur un support en alumine et placé dans une atmosphère de gaz toxiques, recréant ainsi les conditions d'un catalyseur dans un pots d'échappement. Dès le déclenchement de la réaction par l'éclair du laser, un spectromètre infrarouge a analysé la surface du catalyseur avec 30 millions d'observations par seconde. L'étape intermédiaire clé de la réaction de dépollution a pu être observée pour la première fois : il s'agit d'un mouvement de bascule d'un cyanure entre les nanoparticules d'argent et le support. Cette bascule moléculaire ne dure que 2 microsecondes et explique le fonctionnement même du catalyseur.
Notes :
(1) Ce type de laser est capable d'envoyer des impulsions lumineuses d'une durée de quelques dizaines de femtosecondes. Celui utilisé se trouve à l'Université de Cambridge.
Références :
Real-Time Infrared Detection of Cyanide Flip on Silver-Alumina NOx Removal Catalyst, Science, 22 mai 2009
Frédéric Thibault-Starzyk, Etienne Seguin, Sébastien Thomas, Marco Daturi, Heike Arnolds, David A. King
Contacts :
Chercheurs CNRS l Frederic Thibault-Starzyk l T 02 31 45 28 10 l fts@ensicaen.fr
Presse CNRS l Jonathan Rangapanaiken l T 01 44 96 51 37 l jonathan.rangapanaiken@cnrs-dir.fr
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