Conclusion
Caractérisation des mécanismes chimiques des catalyseurs automobiles

L'efficacité des catalyseurs est en général découverte avant leur mécanisme de fonctionnement. Ils sont donc mis en œuvre dans les pots d'échappement automobile comme dans leurs autres applications industrielles avant la compréhension complète de la chimie en jeu. La compréhension du mécanisme des réactions chimiques sur la surface du solide est pourtant une clé de l'amélioration de leurs performances, et la spectroscopie infrarouge est dans cet objectif un outil puissant et relativement accessible. L'infrarouge permet de déterminer les espèces chimiques qui se forment sur la surface du catalyseur au contact des gaz, par l'observation du spectre avant et après l'adsorption. La technique peut aussi être employée sur un catalyseur en fonctionnement, dans un réacteur catalytique équipé de fenêtres transparentes dans ce domaine spectral : c'est l'étude en mode operando. En utilisant des conditions dites transitoires, c'est-à-dire en imposant des modifications soudaines au système, on peut suivre son évolution au niveau de la surface comme dans les produits qui se dégagent du réacteur (analyse en ligne). Les catalyseurs à base d'argent supporté sur alumine ont été étudiés par cette approche, ce qui a grandement amélioré notre compréhension de la chimie de la réaction de réduction sélective des oxydes d'azotes. Des pulses de réactif envoyés sur le catalyseur ont permis d'établir la suite des espèces chimiques sur la surface, de comprendre leurs réactions de formations successives, et donc de déterminer les principales étapes du chemin réactionnel. Les étapes les plus rapides sont trop fugaces pour la spectroscopie traditionnelle, mais elles peuvent être suivies par la combinaison de lasers pulsés et de spectroscopie infrarouge à la nanoseconde. Le laser échauffe brutalement la surface, provoque instantanément la réaction, et la spectroscopie rapide suit l'évolution de la surface pendant les quelques microsecondes après le déclenchement de la réaction. Les déplacements et bascules moléculaires des cyanures entre les nanoparticules d'argent et le support d'alumine ont été observés. Cette avancée majeure dans la rapidité d'observation de la chimie sur un catalyseur solide permet de mieux comprendre le rôle combiné du métal et du support dans l'acte catalytique et l'importance de la taille des nanoparticules métalliques. Ce type d'étude permettra l'amélioration du fonctionnement des catalyseurs automobiles...