Pollution de l’air : tous les bienfaits du platine !

Résultats scientifiques

Le monoxyde de carbone (CO) est un polluant atmosphérique principalement produit par les véhicules à moteur. Pour s’en débarrasser à la source, on introduit dans le pot d’échappement des automobiles un catalyseur à base de platine qui convertit le CO en eau et CO2. Jusqu’à maintenant, ce catalyseur était connu pour être actif à chaud sur les gaz d’échappement. Les scientifiques du Laboratoire de synthèse et fonctionnalisation des céramiques (CNRS/Saint-Gobain Research Provence) et de l’Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (CNRS/Univ Lyon) viennent de montrer qu’il est également très efficace à température ambiante, et ont élucidé le mécanisme de son fonctionnement. Ces résultats, à retrouver dans la revue Angewandte Chem. Int. Ed., ouvrent des pistes pour le traitement de l’air ambiant en utilisant cette voie de dégradation du CO.

Les principaux polluants atmosphériques sont actuellement le monoxyde de carbone CO (issu de mauvaises combustions) et les composés organiques volatiles et semi-volatiles (issus des peintures, colles, produits d’entretien, désodorisants…). Comment éliminer ces polluants ? En utilisant des catalyseurs pour accélérer les réactions chimiques qui les dégradent en molécules non toxiques comme l’eau et le CO2.

Depuis les années 70, le système platine – oxyde de cérium (Pt/CeO2) est utilisé dans les pots catalytiques des automobiles pour dégrader le CO issu de la combustion du carburant. Les scientifiques du Laboratoire de synthèse et fonctionnalisation des céramiques et de l’Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon viennent de montrer que ce catalyseur, connu pour être efficace à haute température dans les pots d’échappement, présentait également d’excellentes performances à température ambiante et en présence d’humidité, conditions essentielles pour envisager son utilisation dans la dépollution de l’air ambiant. Mieux encore, ils ont mis pour la première fois en évidence le mécanisme de fonctionnement de ce catalyseur.

Pour cela, ils ont réalisé, en collaboration avec l’Institut Fritz Haber à Berlin, des images qui montrent que le platine est présent sous forme de nanoparticules de 1 nm environ dont la taille ne change pratiquement pas au cours de son utilisation. En combinant ensuite différentes techniques de spectroscopie pour suivre la liaison entre le CO et le platine pendant la réaction, ils ont pu observer l’évolution de différentes espèces de platine à la surface des nanoparticules. Le platine est ainsi présent à la fois sous sa forme métallique et oxydée, le platine oxydé probablement fournissant l’oxygène nécessaire à la dégradation du CO adsorbé à la surface du platine métallique. Ces résultats, à retrouver dans la revue Angewandte Chem. Int. Ed., ouvrent des pistes pour le traitement de l’air ambiant utilisant cette voie de dégradation du CO.

© Kaper et al

Références

Synergy between Metallic and Oxidized Pt Sites Unravelled during Room Temperature CO Oxidation on Pt/Ceria Frederic C. Meunier, Luis Cardenas, Helena Kaper,  Břetislav Šmíd, Mykhailo Vorokhta, Rémi Grosjean, Daniel Aubert, Kassiogé Dembélé & Thomas Lunkenbein Angewandte Chem. Int. Ed., octobre 2020

 

https://doi.org/10.1002/anie.202013223

Contact

Helena Kaper
Chercheuse, Laboratoire de synthèse et fonctionnalisation des céramiques (CNRS/Saint-Gobain Research Provence, Cavaillon)
Frédéric Meunier
Chercheur, Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon  (CNRS/Univ Lyon), Villeurbanne
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS
Anne-Valérie Ruzette
Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS