Dans cette thèse, une approche microcinétique expérimentale est utilisée pour caractériser des étapes élémentaires impliquées dans l’oxydation de CO par O2 sur des catalyseurs à base de Pd et d’Au supportés sur oxydes métalliques et identifier celles qui contrôlent la vitesse de réaction. Sur un catalyseur 1,4%Pd/Al2O3, l’évolution de la production de CO2 (RCO2(t)) par oxydation des espèces CO adsorbées (2 linéaires L et 2 pontées P) a été suivie lors de cycles successifs formation - oxydation des espèces. Une période d’induction est observée, donnant un pic de CO2 caractérisé partm et RCO2m. L’étude de l’impact de différents paramètres expérimentaux sur tm et RCO2m: le tempsde désorption avant oxydation, la pression partielle de O2, la température et le prétraitement ducatalyseur a permis de caractériser les étapes superficielles impliquées. Un modèle cinétique basé surl’oxydation des espèces CO P par une espèce oxygène faiblement adsorbée formée sur des sites libéréspar la désorption et/ou l’oxydation des espèces CO L a permis d’interpréter ces impacts. Ce modèle aégalement permis d’interpréter les différences d’activités du catalyseur vis-à-vis de la réaction CO/O2en fonction de son prétraitement après réduction sous H2 à 713 K : un refroidissement sous hydrogènepermet d’obtenir des conversions de CO proches de 100% à 300 K en excès de O2 alors qu’unedésorption préalable à 713 K donne de faibles conversions (< 4%). Ces différences sont attribuées àune reconstruction de la surface des particules de Pd par désorption de l’hydrogène à 713 K.Sur Au supporté sur Al2O3 et SiO2, l’étude a porté sur la première étape de l’oxydation du CO:l’adsorption du CO. Sous certaines conditions (température et pressions) l’adsorption de CO à 300 Kentraîne une reconstruction progressive des particules d’or modifiant significativement les propriétésdes espèces adsorbées. La cinétique de cette reconstruction à 300 K est étudiée et interprétée / The aim of this thesis is to use an experimental microkinetic approach to characterize elementary steps involved in the oxidation of CO by O2 over Pd and Au catalysts supported on Al2O3 and SiO2 and to identify those controlling the rate of the reaction. On 1.4% Pd/Al2O3, the evolution of the production of CO2 (RCO2(t)) by oxidation of the adsorbed CO species (2 linear L and 2 bridged B) was followed during successive formationoxidation cycles. An induction period is observed leading to a CO2 peak characterized by tm and RCO2m. The study of the impacts of different experimental parameters on tm and RCO2m such as the duration of a desorption before oxidation, the partial pressure of O2, the temperature and thepretreatment of the catalyst allows us to characterize the different surface elementary steps of thereaction. A kinetic model is proposed which is based on the oxidation of the B CO species by a weaklyadsorbed O species formed on Pd sites liberated by the desorption and the oxidation of the L COspecies. This model allows us to interpret the differences in the catalytic activity of the catalyst for theCO/O2 reaction according to the pretreatment procedure after reduction with H2 at 713 K: cooling thesolid in hydrogen permits obtaining a CO conversion of ��100% in excess O2 whereas a desorption at713 K provides CO conversions < 4%. These differences are ascribed to the reconstruction of thesurface of the Pd particles during the hydrogen desorption at 713 K. On Au/Al2O3 and Au/SiO2, the study concerns the first step of CO oxidation: the adsorption of CO. For a set of experimental conditions (Temperature and partial pressures), the adsorption of CO at 300 K leads to a progressive reconstruction of the Au particles modifying significantly the propertiesof the adsorbed species. The kinetic of this reconstruction is studied.

La présente étude a pour objectif l'obtention d'une équation donnant la vitesse globale de la réaction (activité catalytique) de la réaction NH3-SCR sur des catalyseurs du type V2O5/WO3/TiO2 (a) utilisable pour des conditions expérimentales (pressions partielles des réactifs et des constituants du mélange gazeux et températures) réalistes des conditions des rejets gazeux des centrales à charbon et (b) capable de rendre compte des effets d'empoisonnements chimiques du catalyseur. Cette équation sera implantée dans un logiciel de modélisation de l'évolution des performances des catalyseurs industriels développé par EDF. Pour remplir ces objectifs, les outils et les procédures pour l'approche microcinétique expérimentale ont été appliqués. La caractérisation de la première étape clé qui consiste à adsorbé le réactif NH3 à la surface du catalyseur (type d'adsorption, chaleurs d'adsorption de chaque espèce) a nécessité le développement de la méthode AEIR (initialement adaptée à la caractérisation de CO adsorbé sur des particules métalliques). La réactivité des espèces NH3 adsorbées vis-à-vis des différents réactifs (H2O, NOx, O2) a ensuite été étudiée, conduisant à l'élaboration d'un mécanisme cinétique plausible. A partir de ce mécanisme, un modèle cinétique de la réaction NH3-SCR a été développé et comparé aux données expérimentales obtenues sur catalyseurs modèles et commerciaux. Dans la suite de l'étude, les impacts de plusieurs poisons sur les paramètres contrôlant la cinétique de la réaction ont été déterminés expérimentalement. Dans une dernière partie, un modèle permettant de modéliser les performances catalytique de monolithes a été développé (en intégrant le modèle cinétique mis en place au cours de cette étude) et comparé à des données expérimentales / The aim of the study is to obtain an equation for the overall reaction rate of the NH3-SCR reaction over V2O5/WO3/TiO2 catalysts (a) used for the experimental conditions (partial pressure of components of the gas mixture and temperature) realistic conditions of discharges from coal power plant and (b) able to take into account the chemical poisoning effects of the catalyst. This equation will be implemented in software developed by EDF for modeling the evolution of the performance of industrial catalysts. To fulfill these objectives, tools and procedures for the experimental microkinetic approach were applied. The characterization of the first key step of the reagent adsorbed NH3 on the surface of catalyst (type adsorption, heats of adsorption of each species) has necessitated the development of the AEIR method (initially adapted to the characterization of CO adsorbed on metal particles). The reactivity of the NH3 adsorbed species to the various reagents (H2O, NOx, and O2) was then studied, leading to the development of plausible kinetic mechanism. From this mechanism, a kinetic model of the NH3-SCR reaction has been developed and compared to experimental data obtained on model and commercial catalysts. In the remainder of the study, the impacts of several poisons to parameters that control the kinetics of the reaction were determined experimentally. In the last part, a model of catalytic monoliths performances was developed (by integrating the kinetic model developed in this study) and compared to experimental data

L’objectif de cette thèse est de développer des outils et des procédures pour l’approche par lamicro-cinétique expérimentale, de la réaction CO/O2 appliquée aux catalyseurs à base d’iridium et departicules bimétalliques Pt-Pd supportées sur alumine. La caractérisation de la première étape cléd’adsorption du réactif CO sur différents métaux (type d’adsorption, chaleurs d’adsorption de chaqueespèce) a nécessité le développement d’une méthode initialement adaptée à l’analyse IR en modetransmission dite méthode AEIR (Adsorption Equilibrium InfraRed spectroscopy). Les conditionsexpérimentales permettant une exploitation quantitative des spectres IR en mode réflexion diffuse ontété déterminées pour l’utilisation de la méthode AEIR. Cette méthode a ensuite été développée enétendant son domaine d’application à des catalyseurs reconnus comme dissociant fortement le COd’une part en mode réflexion diffuse pour des catalyseurs ne pouvant être étudiés en modetransmission (Fe/Al2O3) et d’autre part en mode transmission (Co/Al2O3). L’impact des paramètres liésà la préparation du catalyseur (nature du support, dispersion de la phase métallique et formation departicules bimétalliques) sur les chaleurs d’adsorption a ensuite été évalué sur des catalyseurs à based’iridium et des catalyseurs tels que Pt-Pd, Pt-Cu respectivement. Enfin l’approche micro-cinétique dela réaction CO/O2 appliquée aux catalyseurs à base d’iridium et de particules bimétalliques Pt-Pd, viaune étude par oxydation isotherme des espèces CO adsorbées à basses températures, a montré que lesétapes superficielles impliquées étaient similaires à celles sur platine et palladium. Les impacts dedivers paramètres expérimentaux sur l’oxydation des espèces CO adsorbées caractérisée par unepériode d’induction sont qualitativement identiques, seuls les paramètres cinétiques tels que l’énergied’activation apparente de la réaction sont modifiés. / The aim of this thesis is to develop tools and procedures to study by the experimentalmicrokinetic approach, in particular for the CO/O2 reaction applied to metal supported catalystcontaining iridium particles and bimetallic Pt-Pd particles. The characterization of the first elementarystep of CO adsorption on different metals (nature of adsorption, heat of adsorption of each species) hasrequired the development of a method initially adapted for the IR analysis in transmission mode:AEIR method (Adsorption Equilibrium InfraRed spectroscopy). The experimental conditions allowinga quantitative exploitation of IR spectra in diffuse reflectance mode has been established allowing theuse of the AEIR method. This method has been developed extending the range of application oncatalysts that dissociate strongly CO firstly using diffuse reflectance mode for catalyst which can notbe study in transmission mode (Fe/Al2O3) and then in transmission mode (Co/Al2O3). The impact ofparameters linked to the preparation of catalyst (nature of the support, dispersion of metallic phase,and formation of bimetallic particles) on the heat of adsorption has been evaluated on Ir catalysts andbimetallic particles like Pt-Pd, Pt-Cu respectively. Then, the microkinetic approach of the CO/O2reaction dedicated to Ir and Pt-Pd catalysts, considering the isothermal oxidation of CO adsorbedspecies at low temperature, has shown that the superficial steps involved were similar to those for Ptand Pd catalysts. The impacts of several experimental parameters on the oxidation of CO adsorbedspecies characterized by an induction period are qualitatively identical, only the kinetic parameterslike the apparent activation energy are modified.