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Investigations of NO, CO and H2O adsorption on faujasites NaY and NaX to treat the exhaust gas diesel : isotherm experiments, equilibrium modelling and DFT calculation.
(Etude de l'adsorption du NO, du CO et de l'eau sur les faujasites NaY et NaX pour traiter les gaz d'échappement diesel : isothermes, modélisation des équilibres et calculs DFT).
Article
Est Publié dans : Applied Surface Science, vol.711 décembre 2025, pp.15, ill., bibliogr.
Cette étude met en évidence la capacité des zéolites Y et X, deux types de matériaux microporeux appelés faujasites dont les cations initiaux ont été remplacés par des ions sodium (on parle alors de zéolites « échangées au sodium »), à adsorber sélectivement du monoxyde d’azote (NO) et du monoxyde de carbone (CO) en présence de vapeur d’eau (H₂O). Les essais ont été réalisés dans la plage de 5 °C à 45 °C, soit des conditions proches de celles rencontrées lors du démarrage à froid des moteurs diesel. Les résultats montrent que la zéolite X, caractérisée par une teneur en aluminium plus élevée, donc un rapport silicium/aluminium (Si/Al) plus faible, présente une meilleure capacité d’adsorption du NO, du CO et de la vapeur d’eau que la zéolite Y. L’analyse expérimentale et les simulations de type théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) révèlent que l’eau est prioritairement captée, tandis que le NO et le CO sont adsorbés avec des forces voisines. Lors de l’adsorption du NO sur la zéolite X au sodium, un phénomène d’hystérésis est observé : cela signifie que le gaz reste fortement lié lors de la désorption, indiquant la formation de liaisons chimiques (chimisorption). Les modélisations montrent qu’en présence d’une quantité importante de vapeur d’eau, cette dernière évince progressivement NO et CO des sites sodium, qui atteignent rapidement leur capacité maximale (trois à quatre molécules), au-delà de laquelle leur efficacité décroît. Ces observations explorent le potentiel des zéolites faujasites à faible rapport Si/Al, échangées au sodium, pour le piégeage efficace de ces polluants même à basse température.
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