Diesel Lean NOx-Trap Thermal Aging and Performance Evolution Characterization Caractérisation de l’impact du vieillissement sur l’évolution des performances d’un piège à NOx Diesel

Abstract

The work described in this paper focuses on the impact of thermal aging on NOx trap structure and functions. They were evaluated on a Synthetic Gas Bench (SGB) and correlated with the analysis of the structural and chemical evolution of the catalyst. A FTIR Operando study allowed to further analyse the mechanisms occurring on the catalyst surface and highlight the most critical points. NOx trap samples were hydrothermally aged in a furnace up to 900°C under an oxidising flow. The main following impacts on the material were highlighted: reduction of the surface area, sintering of Pt yielding a decrease of the NO oxidation efficiency and hence of the NOx storage capacity, and a loss of CO and HC conversion, barium structural evolution into BaAl2O4 also being partly responsible for the loss of NOx storage capacity. Other possibilities for loss of NSC are: the transition of -Al2O3 to -Al2O3 and the evolution of Ba crystalline structure which needs further analysis. Both XRD and surface IR Operando studies show that hydrothermal aging has a rather homogeneous impact on all materials: alumina phase transition and BaAl2O4 production, which all lead to a partial decrease of all storage sites. L’étude suivante porte sur l’impact du vieillissement thermique sur la structure et les fonctions d’un piège à NOx. Les essais ont été réalisés sur un banc gaz synthétiques (BGS) et les résultats ont été corrélés à des analyses structurale et chimique du catalyseur. Une étude FTIR Operando a permis de mieux analyser les mécanismes se produisant sur la surface du catalyseur et de mettre en évidence les points les plus critiques. Des échantillons ont été vieillis hydrothermiquement à 900 °C sous un flux oxydant. Les principaux impacts ont été les suivants : la réduction de la surface spécifique, le frittage du Pt qui mène à une diminution de l’efficacité d’oxydation de NO, CO, HC et de la capacité de stockage, la formation de BaAl2O4 est en partie responsable de la perte de capacité de stockage de NOx. D’autres possibilités pour la perte de NSC sont : la transition de la -Al2O3 à la -Al2O3 et l’évolution de la structure cristalline du baryum qui demande des analyses approfondies. Les études DRX et Operando IR montrent que le vieillissement hydrothermique a un impact assez homogène sur tous les matériaux : la transition de phase de l’alumine et la formation de BaAl2O4, qui toutes mènent à une diminution partielle de tous les sites de stockage.