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

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 Lyonviennent 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.

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 Smíd, Mykhailo Vorokhta,Rémi Grosjean, Daniel Aubert,Kassiogé Dembélé & Thomas Lunkenbein
Angewandte Chem. Int. Ed., octobre 2020.
https://doi.org/10.1002/anie.202013223

Contacts:
- Helena Kaper - Chercheuse, Laboratoire de synthèse et fonctionnalisation des céramiques (CNRS/Saint-Gobain Research Provence, Cavaillon) - helena.kaper at saint-gobain.com
- Frédéric Meunier - Chercheur, Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (CNRS/Univ Lyon), Villeurbanne - fcm at ircelyon.univ-lyon1.fr
- Christophe Cartier dit Moulin - INC & Institut parisien de chimie moléculaire - inc.communication at cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette- Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr