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Issue
J. Chim. Phys.
Volume 96, Number 3, March 1999
Page(s) 443 - 454
DOI https://doi.org/10.1051/jcp:1999151
DOI: 10.1051/jcp:1999151


J. Chim. Phys. Vol. 96, N°3  p. 443-454

Réduction catalytique sélective de NO par NH 3 en présence d'oxygène sur zéolithes NaY échangées au cuivre

G. Delahay, S. Kieger, B. Neveua and B. Coq

Laboratoire de Matériaux Catalytiques et Catalyse en Chimie Organique, UMR 5618 CNRS; ENSCM, 8 rue de l'École Normale, 34296 Montpellier Cedex, France

Abstract
A series of Cu-NaY, prepared by ion-exchange and impregnation, was characterized by temperature programmed reduction (TPR) and oxidation (TPO) and also tested for the selective catalytic reduction (SCR) of NO by NH 3 in an oxygen rich atmosphere, and in the NH 3 oxidation. From the TPR profiles, the amount of isolated Cu 2+ species, [Cu-O-Cu] 2+ dimer species and CuO aggregates were evaluated. The TPO of Cu +-NaY issued from the reduction of Cu 2+-NaY by NH 3, shows that NO alone cannot perform the reoxidation of Cu + to Cu 2+ below 873 K, but this reaction is enhanced in the presence of NO/O 2 with respect to O 2 alone. The SCR of NO with NH 3 in 3% O 2 leads to three peaks in the NO conversion curve, when conducted in the temperature programmed reaction mode. The first peak is a transient effect due to the impossible regeneration of Cu + to Cu 2+. As soon as the reoxydation of Cu + to Cu 2+ become feasible by NO/O 2, the reaction starts (second peak) and would be related to the presence of copper in supercages. The formation of N 2O in this temperature range occurs in the presence of copper oxide aggregates. The final conversion, at high temperature leads to 100% conversion of NO and is due to a better oxidation of Cu + by NO/O 2 and O 2 alone. In this latter temperature range, the formation of N 2O comes mainly from the reaction between NO and NH 3 in the sodalite cavities but also from the oxidation of NH 3.

Résumé
Une série de catalyseurs Cu-NaY, préparés par échange et imprégnation, a été caractérisée par réduction (TPR) et oxsydation (TPO) en température programmée et a été testée en réduction catalytique sélective (SCR) de NO par NH 3 et en oxydation de NH 3. La TPR a permis d'évaluer les différentes espèces cuivre présentes (Cu 2+, [Cu-O-Cu] 2+, CuO) dans les solides préparés. La TPO de Cu +-NaY, obtenu par réduction de Cu 2+-NaY par NH 3 montre que NO seul ne réoxyde pas Cu + en Cu 2+ en dessous de 873 K, et que cette réaction est favorisée en présence de NO/O 2 par rapport à O 2 seul. En SCR de NO par NH 3 en présence de 3 % O 2 trois pics de conversion de NO sont observés si la réaction est réalisée en température programmée. Le premier pic de conversion vers 420 K est un phénomène transitoire en raison de l'impossibilité de réoxyder Cu + en Cu 2+ dans ce domaine de température . La deuxième vague vers 500 K apparaît dès que la réoxydation par le mélange NO/O 2 devient possible et serait due à la présence de Cu en supercages. La formation de N 2O dans cette zone de température se produit en présence d'agrégats d'oxyde de cuivre dans le solide. Enfin dès que la réoxydation de l'ensemble des ions Cu + est possible, la conversion en NO devient totale pour des températures supérieures à 610 K. La formation de N 2O dans ce dernier domaine de température provient principalement de la réaction entre NO et NH 3 dans les cages sodalites mais aussi de l'oxydation de NH 3.


Key words: NOx, NH 3, réduction, cuivre, zéolithe
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