Les produits chimiques générateurs de smog pourraient être presque éliminés des tuyaux d'échappement des voitures et des camionnettes diesel grâce à un nouveau concept de catalyseur d'échappement développé par KAUST. Après avoir étudié systématiquement plusieurs compositions de catalyseurs, l'équipe de recherche a identifié la recette atomique idéale pour éliminer catalytiquement les NO_x provenant des émissions des véhicules. Les résultats, publiés dans Nature Communications , résoudre un débat en cours sur les atomes d'additifs dans le mélange catalytique.

Les développements récents dans la conception de moteurs à haut rendement, ainsi que le resserrement des réglementations sur les émissions des véhicules, exigent des catalyseurs d'échappement de moteur améliorés. NO_x de génération actuelle les catalyseurs pour les petits moteurs diesel fonctionnent de manière optimale au-dessus de 200 degrés Celsius. Des catalyseurs qui fonctionnent à des températures plus basses sont désormais nécessaires. Ces catalyseurs doivent éliminer rapidement les NO_x après un démarrage à froid et associez-vous à de nouveaux moteurs à combustion à basse température.

Développer une nouvelle génération de NO_x améliorés catalyseur, la société de contrôle des émissions automobiles Umicore s'est associée à une équipe de recherche du centre de catalyse KAUST, dirigée par Javier Ruiz-Martínez, pour optimiser la conception du catalyseur.

"Nous avons étudié des matériaux à base de manganèse en raison de leurs bonnes performances et de leur faible coût", explique Ruiz-Martínez. NO_x à base de manganèse les catalyseurs ont généralement utilisé le cérium comme dopant, même s'il n'y avait pas de consensus sur le rôle du cérium dans les NO_x suppression. "La meilleure façon de développer de nouveaux catalyseurs est de comprendre d'abord comment ces matériaux fonctionnent", déclare Ruiz-Martínez. Ainsi, l'équipe a produit une série de catalyseurs, incorporant des quantités variables de cérium, pour régler le débat.

L'équipe a d'abord établi des méthodes pour produire chaque catalyseur avec une nanostructure homogène afin de permettre une comparaison entre eux. "Après nous être assurés que les matériaux catalytiques étaient conformes à notre conception, nous avons recherché des corrélations entre l'activité catalytique et la quantité de cérium et de manganèse", explique Ruiz-Martínez. Après avoir pris en compte les différences de surface catalytique, l'équipe a montré que la présence de cérium diminuait l'activité catalytique des atomes de manganèse.

Dans des études précédentes où le cérium avait semblé stimuler le NO_x catalytique l'élimination, l'effet positif apparent du cérium a disparu une fois que l'équipe a pris en compte son impact sur la surface du catalyseur. Cependant, le cérium avait un avantage :supprimer une réaction secondaire indésirable produisant du N₂ O. Comme N₂ La formation d'O nécessite probablement la participation de deux sites de manganèse voisins, l'ajout de cérium peut diluer le nombre de sites de manganèse en surface et ainsi supprimer la réaction.

"Nos résultats montrent que la conception de matériaux catalyseurs plus actifs nécessite la maximisation des atomes de manganèse sur la surface du catalyseur et que ces atomes de manganèse doivent être espacés atomiquement pour éviter N₂ formation d'O", déclare Ruiz-Martínez. "Nous concevons actuellement des catalyseurs exposant le manganèse dispersé de manière atomique à la surface, et les résultats sont extrêmement prometteurs." + Explorez davantage

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