Oxydation catalytique des polluants atmosphériques sur des monolithes d’argile extrudés sous forme de nid d’abeilles avec et sans dépôt d’oxyde de cobalt

Abstract

Les travaux de recherche développés dans ce mémoire portent sur l’étude des propriétés catalytiques d’une argile naturelle, facilement extrudée sous forme de monolithe type nid d’abeille, vis-à-vis de l’oxydation totale de polluants atmosphériques. Dans un premier temps, l’argile étudiée a été caractérisée par différentes techniques physico-chimiques, par la suite les propriétés catalytiques du monolithe extrudé ont été évaluées pour l’oxydation totale de 17 molécules sur la base de tests light-off. Il a été montré que la conversion totale peut être obtenue avec une sélectivité de 100% en CO2, selon l’ordre suivant : Alcanes > aromatiques chlorés > alcènes > aromatiques > alcynes > CO > éthers > alcools > cétones. Ceci a été établi sur la base des températures T10, T50 et T90 à lesquelles, respectivement, 10, 50 et 90% de conversion est atteinte ainsi que sur la base des énergies d’activation calculées. De plus, des écarts marquants par rapport à la réaction non-catalytique ont pu être mis en évidence. Par la suite, justifié par les résultats des travaux antérieurs utilisant la technique de dépôt chimique en phase vapeur à injection liquide pulsée (PSE-CVD), l’oxyde de cobalt (Co3O4) a été sélectionné pour faire l’objet d’une déposition sur le support monolithique à base d’argile ainsi que sur un monolithe commerciale de type cordiérite (pour servir de référence). Après différentes caractérisations, les performances catalytiques des catalyseurs ainsi préparés ont été étudiées par rapport à l’oxydation catalytique de deux COVs : l’acétylène et le propène. L’influence de divers paramètres expérimentaux sur la cinétique de la réaction a été particulièrement considérée. Ainsi, il a été révélé que le Co3O4 supporté sur l’argile présente une activité supérieure à celle où il est supporté sur la cordiérite, due à un effet synergétique favorable entre le support et la phase active qui vient s’ajouter aux propriétés intrinsèques de l’argile naturelle étudiée.