COMPOSITION A REDUCTIBILITE ELEVEE A BASE D'UN OXYDE DE

CERIUM NANOMETRIQUE SUR UN SUPPORT, PROCEDE DE

PREPARATION ET UTILISATION COMME CATALYSEUR

La présente invention concerne une composition à réductibilité élevée à base d'un oxyde de cérium nanométrique sur un support, son procédé de préparation et son utilisation comme catalyseur.

On utilise à l'heure actuelle pour le traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne (catalyse postcombustion automobile) des catalyseurs dits multifonctionnels. Par multifonctionnels, on entend les catalyseurs capables d'opérer non seulement l'oxydation en particulier du monoxyde de carbone et des hydrocarbures présents dans les gaz d'échappement mais également la réduction notamment des oxydes d'azote également présents dans ces gaz (catalyseurs "trois voies"). L'oxyde de zirconium et l'oxyde de cérium apparaissent aujourd'hui comme deux constituants particulièrement importants et intéressants pour ce type de catalyseurs.

Pour être efficaces, ces catalyseurs doivent présenter une bonne réductibilité. On entend par réductibilité, ici et pour le reste de la description, la capacité du catalyseur à se réduire en atmosphère réductrice et à se réoxyder en atmosphère oxydante. Cette réductibilité peut se mesurer par exemple par une consommation d'hydrogène dans un domaine de températures donné. Elle est due au cérium dans le cas des compositions du type de celles de l'invention, le cérium ayant la propriété de se réduire ou de s'oxyder.

On recherche donc pour leur efficacité des matériaux de réductibilité de plus en plus élevée. Un premier objet de l'invention est donc la mise au point de tels matériaux.

Par ailleurs, on recherche aussi des matériaux dont la réductibilité est importante même dans une gamme de température peu élevée, c'est-à-dire d'au plus 600 °C.

Un second objet de l'invention est de fournir des matériaux qui satisfont à cette dernière condition.

Dans ce but, la composition selon l'invention comprend un oxyde supporté, à base d'un oxyde de cérium, sur un support à base de silice, d'alumine, d'oxyde de titane ou de zircone, et elle est caractérisée en ce

qu'elle comprend des particules dudit oxyde supporté, déposées sur ledit support, individualisées ou sous forme d'agrégats, de taille d'au plus 500 nm et en ce qu'elle présente après calcination de 6 heures à une température d'au moins 800 °C, une réductibilité mesurée entre 30 °C et 900 °C d'au moins 80%. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la composition comprend un oxyde supporté, à base d'un oxyde de cérium, sur un support à base d'alumine, caractérisée en ce qu'elle comprend des particules dudit oxyde supporté, déposées sur ledit support, individualisées ou sous forme d'agrégats, de taille d'au plus 500 nm et en ce qu'elle présente après calcination de 6 heures à une température d'au moins 800 °C, une réductibilité mesurée entre 30 °C et 900 °C d'au moins 80%, les compositions dans lesquelles le support d'alumine comprend en outre au moins un élément du groupe constitué par le baryum et le strontium étant exclues.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront encore plus complètement à la lecture de la description qui va suivre, ainsi que des divers exemples concrets mais non limitatifs destinés à l'illustrer.

Par terre rare on entend les éléments du groupe constitué par l'yttrium et les éléments de la classification périodique de numéro atomique compris inclusivement entre 57 et 71. On entend par surface spécifique, la surface spécifique B. ET. déterminée par adsorption d'azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER - EMMETT- TELLER décrite dans le périodique "The Journal of the American Chemical Society, 60, 309 (1938)".

La composition de l'invention comprend un oxyde supporté sous forme de particules de dimensions nanométriques, ces particules étant déposées sur un support.

Cet oxyde supporté peut être tout d'abord un oxyde de cérium seul, oxyde simple, généralement sous forme d'oxyde cérique CeO ₂ . Ce peut être aussi un mélange d'un oxyde de cérium et d'au moins un oxyde d'un autre élément M qui est choisi parmi le zirconium et les terres rares autres que le cérium. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, ce mélange d'oxyde peut répondre à la formule (1 ) Ce-I-XZr _x O ₂ dans laquelle x est inférieur à 1 ou encore à la formule (2) Cei-y- _z ZryLn _z θ2 dans laquelle y + z < 1 , Ln désignant au moins une terre rare. Le rapport atomique Ce/Zr peut varier dans de larges limites par exemple entre 0,1 et 0,9. Plus particulièrement toutefois, la valeur de x ou de la somme y + z peut être d'au plus 0,5.

Selon un mode de réalisation particulier, l'oxyde supporté est sous forme cristallisée.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le mélange d'oxydes se présente sous la forme d'une solution solide de l'élément M dans le cérium ou encore sous la forme d'une solution solide (oxyde mixte) du cérium et, éventuellement, d'une terre rare, dans le zirconium, ceci en fonction des quantités respectives du cérium et du zirconium. Dans le premier cas l'oxyde supporté présente une phase unique qui correspond en fait à une structure cristalline de type fluorine tout comme l'oxyde cérique Ceθ2 cristallisé, et dont les paramètres de mailles sont plus ou moins décalés par rapport à un oxyde cérique pur, traduisant ainsi l'incorporation de l'élément M dans le réseau cristallin de l'oxyde de cérium. Dans le second cas l'oxyde supporté présente une phase unique correspondant à celle d'un oxyde de zirconium cristallisé dans le système tétragonal notamment, traduisant ainsi l'incorporation du cérium et éventuellement de l'autre élément dans le réseau cristallin de l'oxyde de zirconium. L'oxyde supporté est présent dans la composition de l'invention sous forme de particules de dimensions nanométriques. On entend par là que les particules présentent une taille d'au plus 500 nm. On doit noter ici que ces particules peuvent être soit individualisées soit sous forme d'agrégats. La valeur de 500 nm s'applique soit à la taille des particules quand celles-ci sont individualisées soit à la taille de l'agrégat dès lors qu'il y a des particules agrégées. Par ailleurs, cette taille peut être plus particulièrement d'au plus 50 nm et encore plus particulièrement d'au plus 10 nm. Les valeurs de taille les plus élevées données ci-dessus correspondent aux cas où les particules sont le plus souvent sous une forme agrégée alors que les valeurs les plus faibles correspondent aux cas où les particules sont le plus souvent sous une forme individualisée. Plus particulièrement, les particules sont sous forme individualisée de taille d'environ au plus 50 nm, encore plus particulièrement d'au plus 10 nm ou encore de taille comprise entre 10 nm et 5 nm et, dans le cas où l'oxyde est cristallisé, elles correspondent à des cristallites de cet oxyde. Selon un mode de réalisation particulier les particules sont sous forme individualisée de taille d'au plus 5 nm, ce mode de réalisation correspondant au cas où la teneur en oxyde supporté de la composition est relativement faible, cette teneur faible étant précisée plus loin. Les valeurs de taille données ici et dans la présente description sont déterminées soit par microscopie électronique à transmission (MET) soit par diffraction des rayons X (DRX) en particulier lorsque l'oxyde est cristallisé.

Ces valeurs de taille de particules de l'oxyde supporté sont données pour une composition ayant subi une calcination pendant 6 heures à une température d'au moins 500 °C, plus particulièrement d'au moins 800 °C.

Comme indiqué plus haut, les particules sont déposées sur un support. On entend par là que les particules sont majoritairement présentes sur la surface de ce support étant entendu que les particules peuvent être présentes à l'intérieur des pores du support mais en restant à la surface de ces pores.

Le support est à base de silice, d'alumine, d'oxyde de titane ou de zircone. De préférence, ce support doit présenter une surface spécifique élevée et stable, c'est-à-dire qui reste à une valeur suffisante même après exposition à une température élevée.

Les oxydes constitutifs du support qui viennent d'être mentionnés sont bien connus et utilisés dans le domaine de la catalyse. La description ci- dessous concernant ces supports est donc donnée à titre purement illustratif et n'est pas limitative.

Dans le cas d'un support à base de silice, celle-ci peut être une silice de précipitation ou une silice de pyrogénation. La silice peut éventuellement être stabilisée par un élément stabilisant comme l'aluminium.

Dans le cas d'un support à base d'alumine, on peut utiliser ici tout type d'alumine susceptible de présenter une surface spécifique suffisante pour une application en catalyse. On peut mentionner les alumines issues de la déshydratation rapide d'au moins un hydroxyde d'aluminium, tel que la bayérite, l'hydrargillite ou gibbsite, la nordstrandite, et/ou d'au moins un oxyhydroxyde d'aluminium tel que la boehmite, la pseudoboehmite et le diaspore.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on utilise une alumine stabilisée. Comme élément stabilisant on peut citer les terres rares, le baryum, le strontium, le silicium et le zirconium. Comme terre rare on peut mentionner tout particulièrement le cérium, le lanthane ou le mélange lanthane-néodyme. Ces éléments peuvent être utilisés seuls ou en combinaison. Comme combinaisons avantageuses, on peut citer La-Ba, Ba-Pr, La-Pr-Ba et La-Pr.

La préparation de l'alumine stabilisée se fait d'une manière connue en soi, notamment par imprégnation de l'alumine par des solutions de sels, comme les nitrates, des éléments stabilisants précités ou encore par coséchage d'un précurseur d'alumine et de sels de ces éléments puis calcination.

On peut citer par ailleurs une autre préparation de l'alumine stabilisée dans laquelle la poudre d'alumine issue de la déshydratation rapide d'un hydroxyde ou d'un oxyhydroxyde d'aluminium est soumise à une opération de mûrissement en présence d'un agent stabilisant constitué par un composé du lanthane et, éventuellement, un composé du néodyme, ce composé pouvant être plus particulièrement un sel. Le mûrissement peut se faire par mise en suspension de l'alumine dans l'eau puis chauffage à une température comprise par exemple entre 70 et 1 10°C. Après le mûrissement, l'alumine est soumise à un traitement thermique. Une autre préparation consiste en un type de traitement similaire mais avec le baryum ou le strontium.

La teneur en stabilisant exprimée en poids d'oxyde de stabilisant par rapport à l'alumine stabilisée est comprise généralement entre 1 ,5% et 35%, ou enocre entre 1 ,5% et 25%, notamment entre 1 ,5% et 15%. Cette teneur peut être plus particulièrement comprise entre 2,5% et 20%, plus particulièrement entre 2,5 et 1 1 % ou encore entre 5% et 20%.

Selon un mode de réalisation particulier, le stabilisant est le baryum et/ou le strontium dans une teneur exprimée en poids d'oxyde de stabilisant par rapport à l'alumine stabilisée inférieure à 10%. Selon deux autres modes de réalisation particuliers le support est à base d'alumine stabilisée par un élément stabilisant du groupe constitué par le baryum, le strontium et le lanthane et l'oxyde supporté est dans le premier cas un mélange d'oxyde de cérium, d'oxyde de zirconium et d'oxyde d'une terre rare autre que le cérium qui peut être plus particulièrement le praséodyme ou le lanthane. Dans le second cas, l'oxyde supporté est un mélange d'oxyde de cérium, d'oxyde de praséodyme et d'oxyde d'une terre rare autre que le cérium et le praséodyme qui peut être plus particulièrement le lanthane. Pour ces deux modes de réalisation, la teneur en élément stabilisant, exprimée en oxyde, peut être égale à au moins 10% en masse par rapport à l'alumine stabilisée et elle peut être plus particulièrement comprise entre 10 et 30%, notamment entre 10 et 25%.

Selon d'autres modes de réalisation particuliers, le support consiste essentiellement en de l'alumine (premier mode) ou consiste essentiellement en de l'alumine stabilisée par au moins un élément choisi parmi les terres rares, le silicium et le zirconium (second mode). Par « consiste essentiellement en » on entend dans le cas du premier mode que le support ne contient que de l'alumine et pas d'autre élément susceptible de stabiliser celle-ci, l'alumine pouvant contenir éventuellement les impuretés habituelles. Dans le cas du

second mode, on entend que le support ne contient que de l'alumine et, à titre de stabilisant, qu'un ou plusieurs éléments en combinaison choisi(s) uniquement dans le groupe constitué par les terres rares, le silicium et le zirconium avec, là aussi, la possible présence d'impuretés liées habituellement à l'alumine et à l'élément précité.

Dans le cas d'un support à base d'alumine stabilisée par un élément stabilisant choisi parmi les terres rares, le baryum et le strontium ou consistant essentiellement en de l'alumine stabilisée avec ce même élément stabilisant, on peut noter ici que la préparation de l'alumine stabilisée peut se faire lors de la préparation même de la composition selon l'invention. Cette préparation sera décrite plus loin.

Le support peut aussi être en oxyde de titane, plus particulièrement en oxyde de titane sous forme anatase. Un tel oxyde peut être préparé par exemple par les procédés décrits dans EP-A-319365 ou dans EP-A-351270 et il peut comprendre aussi un stabilisant de type terre rare ou alcalino-terreux.

Le support peut enfin être une zircone, tétragonale ou monoclinique, éventuellement stabilisée par exemple par une terre rare.

On notera aussi que le support peut être constitué par une combinaison des oxydes précités soit sous forme de mélanges de ces oxydes soit sous forme d'oxydes mixtes (solutions solides) comme les oxydes mixtes silice/alumine, titane/silice ou zircone/silice.

On notera qu'il est aussi possible d'introduire les éléments stabilisants des différents supports qui ont été mentionnés après avoir préparé la composition (oxyde supporté sur support sans stabilisant) par exemple par une technique d'imprégnation.

La teneur en oxyde supporté, oxyde de cérium par exemple, de la composition de l'invention est généralement d'au plus 75% en masse de l'ensemble de la composition. Elle peut être notamment d'au plus 60%, plus particulièrement d'au plus 50% et encore plus particulièrement d'au plus 30%. Dans le cas particulier d'un support en zircone, la teneur en oxyde supporté peut correspondre aux valeurs qui viennent d'être données et elle peut être aussi plus particulièrement d'au plus 55%.

La teneur minimale en oxyde supporté est fixée en fonction des performances recherchées de la composition. A titre d'exemple seulement, cette teneur minimale est généralement d'au moins 3%, plus particulièrement d'au moins 4% en masse.

Comme indiqué plus haut, les particules de l'oxyde supporté peuvent être sous forme individualisée de taille d'au plus 5 nm. Ce mode de réalisation

correspond de préférence aux compositions dans lesquelles la teneur en oxyde supportée est d'au plus 20% en masse, plus particulièrement d'au plus 15% et encore plus particulièrement d'au plus 10%.

Dans le cas des modes de réalisation particuliers décrits plus haut pour lesquels le support est à base d'alumine stabilisée par du baryum et les oxydes supportés des mélanges d'oxyde de cérium, d'oxyde de zirconium et d'oxyde d'une terre rare autre que le cérium ou d'oxyde de cérium, d'oxyde de praséodyme et d'oxyde d'une terre rare autre que le praséodyme, la teneur en oxydes supportés peut être plus particulièrement égale ou supérieure à 15%, plus particulièrement comprise entre 15 et 30%.

Une caractéristique intéressante des compositions de l'invention est leur réductibilité.

La réductibilité des compositions est déterminée par la mesure de leur consommation d'hydrogène mesurée entre 30 °C et 600 °C ou 900 °C. Cette mesure est faite par réduction programmée en température en utilisant de l'hydrogène dilué dans l'argon. On détecte un signal avec un détecteur de conductivité thermique. La consommation de l'hydrogène est calculée à partir de la surface manquante du signal d'hydrogène de la ligne de base à 30 °C à la ligne de base à 600 °C ou 900 °C. Le taux de réductibilité représente le pourcentage de cérium réduit, étant entendu qu'1/2 mole d'H ₂ consommée et mesurée par la méthode décrite plus haut correspond à 1 mole de Ce IV réduit.

Au sens de la présente invention et pour les compositions ne comprenant que du cérium comme élément réductible la réductibilité mesurée entre 30 °C et 900 °C correspond au pourcentage du cérium total présent dans l'oxyde supporté qui a été réduit, ce pourcentage étant mesuré par la méthode décrite plus haut dans la gamme de température allant de 30 °C à 900 °C. La réductibilité mesurée entre 30 °C et 600 °C correspond à la même mesure mais faite dans la gamme de température de 30 °C à 600 °C. Dans le cas des compositions comprenant en plus du cérium un autre élément réductible tel que le praséodyme, on calcule la réductibilité globale du cérium et du praséodyme. La réductibilité globale du cérium et du praséodyme est calculée en rapportant la consommation expérimentale d'hydrogène de la composition à la somme des consommations d'hydrogène théoriques correspondant à la réduction complète du cérium et à la réduction complète du praséodyme. La consommation expérimentale d'hydrogène est calculée à partir de la surface manquante du signal d'hydrogène à la ligne de base à 30 °C à la ligne de base à 900 °C lorsqu'on mesure la réductibilité entre 30 °C et

900 °C. La consommation d'hydrogène théorique pour la réduction complète du cérium se calcule comme précédemment en considérant que tout le cérium est initialement au degré +IV et qu'1/2 mole d'H ₂ est consommée pour réduire 1 mole de Ce IV. La consommation d'hydrogène théorique pour la réduction complète du praséodyme se calcule de manière analogue en considérant que 2/3 du praséodyme est présent au degré d'oxydation +IV dans Pr ₆ On et qu'1/2 mole d'H ₂ est consommée pour réduire 1 mole de Pr IV.

Par ailleurs et pour l'ensemble de la description, les valeurs qui sont données pour la réductibilité résultent de mesures faites sur des compositions qui ont préalablement subi une calcination de 6 heures à une température d'au moins 800 °C sous air.

Comme indiqué plus haut, les compositions de l'invention présentent une réductibilité mesurée entre 30 °C et 900 °C d'au moins 80%. Cette réductibilité ainsi mesurée peut être plus particulièrement d'au moins 85% et encore plus particulièrement d'au moins 90%.

Un mode de réalisation plus particulier de l'invention donne des compositions dont la réductibilité est importante même dans une gamme de température peu élevée, c'est-à-dire d'au plus 600 °C. Ce mode de réalisation correspond au cas où l'oxyde supporté est de l'oxyde de cérium seul ou un mélange d'un oxyde de cérium et d'un oxyde de zirconium, avec éventuellement un oxyde d'une terre rare autre que le cérium, et avec une teneur en zirconium telle que le rapport atomique Ce/Zr est d'au moins 1. Dans ce cas, ces compositions peuvent présenter une réductibilité mesurée entre 30°C et 600 °C (après aussi calcination 6 heures à une température d'au moins 800 °C) d'au moins 35%, plus particulièrement d'au moins 40%. Bien entendu, ces compositions présentent aussi les mêmes valeurs de réductibilité mesurée entre 30 °C et 900 °C que celles qui ont été données plus haut.

Enfin, les compositions de l'invention peuvent présenter une surface spécifique BET élevée qui peut être, après calcination 6 heures à 800 °C, d'au moins 95 m ² /g, plus particulièrement d'au moins 1 10 m ² /g, cette surface dépendant de la nature du support utilisé.

Des procédés de préparation des compositions de l'invention vont maintenant être décrits.

La suite de la description comprendra la description d'un premier procédé de préparation (A), la description d'une dispersion colloïdale spécifique (B) qui peut être utilisée plus particulièrement dans le cas de la présente invention et la description de trois autres procédés de préparation (C), (D) et (E) de compositions de l'invention.

A Premier procédé de préparation des compositions de l'invention Ce premier procédé comprend les étapes suivantes :

- on met en présence une dispersion colloïdale de l'oxyde supporté et, le cas échéant de l'oxyde de l'élément M, et une suspension colloïdale du support; - on sèche par atomisation le mélange ainsi formé;

- on calcine le produit séché ainsi obtenu.

La première étape de ce procédé consiste donc à former un mélange à partir d'une dispersion colloïdale de l'oxyde supporté par exemple l'oxyde de cérium. Dans le cas de la préparation d'une composition dans laquelle l'oxyde supporté est un mélange d'un oxyde de cérium et d'au moins un oxyde d'un autre élément M, ce mélange comprend en outre une dispersion colloïdale d'un oxyde de cet élément. On peut utiliser aussi une dispersion colloïdale unique dans laquelle les colloïdes sont à base d'un oxyde mixte de cérium et de l'élément M. Par dispersion colloïdale on désigne tout système constitué de fines particules solides de dimensions colloïdales, c'est à dire des dimensions comprises entre environ 1 nm et environ 500nm, à base d'un composé de cérium et/ou de l'élément M, ce composé étant généralement un oxyde et/ou un oxyde hydraté, en suspension stable dans une phase liquide aqueuse, lesdites particules pouvant en outre, éventuellement, contenir des quantités résiduelles d'ions liés ou adsorbés tels que par exemple des nitrates, des acétates, des chlorures ou des ammoniums. On notera que dans une telle dispersion colloïdale le cérium ou l'élément M peut se trouver soit totalement sous la forme de colloïdes, soit simultanément sous la forme d'ions et sous la forme de colloïdes.

On peut mentionner ainsi comme dispersions adaptées d'oxyde de cérium celles décrites ou obtenues par les procédés décrits dans les demandes de brevet EP-A-206906, EP-A-208580, EP-A-208581 , EP-A- 239477 et EP-A-700870. Dans le cas des dispersions d'oxydes mixtes, on peut utiliser celles décrites dans la demande de brevet E P-A- 1246777.

On peut utiliser en particulier une dispersion colloïdale de l'oxyde de cérium, oxyde simple ou mixte, qui comprend un acide aminé. Cet acide peut être plus particulièrement un acide aminé aliphatique. Ce peut être notamment un acide en C ₄ -Ci ₀ et de préférence un acide en C ₄ -C ₈ . Une telle dispersion est décrite dans la demande de brevet EP-A-1301435.

On forme un mélange de la dispersion avec une suspension du support. Cette suspension est généralement à base du support ou d'un précurseur du support, c'est à dire un composé qui après calcination peut conduire à de

l'alumine, de la silice, de la zircone ou de l'oxyde de titane. Il peut s'agir de précurseurs séchés, c'est-à-dire présentant un perte au feu d'au plus 50%, plus particulièrement d'au plus 25%. Ce peut être notamment des hydroxydes ou des oxyhydroxydes. La suspension est généralement une suspension aqueuse

Le mélange se fait en phase aqueuse, l'eau généralement et par exemple l'eau distillée ou permutée.

La deuxième étape du procédé est une étape de séchage. Ce séchage se fait par atomisation. On entend par séchage par atomisation un séchage par pulvérisation du mélange dans une atmosphère chaude (spray-drying). L'atomisation peut être réalisée au moyen de tout pulvérisateur connu en soi, par exemple par une buse de pulvérisation du type pomme d'arrosoir ou autre. On peut également utiliser des atomiseurs dits à turbine. Sur les diverses techniques de pulvérisation susceptibles d'être mises en œuvre dans le présent procédé, on pourra se référer notamment à l'ouvrage de base de MASTERS intitulé "SPRAY-DRYING" (deuxième édition, 1976, Editions George Godwin - London).

La dernière étape du procédé est une étape de calcination. Cette calcination permet de développer la cristallinité du produit formé et elle peut être également ajustée et/ou choisie en fonction de la température d'utilisation ultérieure réservée à la composition selon l'invention, et ceci en tenant compte du fait que la surface spécifique du produit est d'autant plus faible que la température de calcination mise en œuvre est plus élevée. Une telle calcination est généralement opérée sous air, mais une calcination menée par exemple sous gaz inerte ou sous atmosphère contrôlée (oxydante ou réductrice) n'est bien évidemment pas exclue.

En pratique, on limite généralement la température de calcination à un intervalle de valeurs comprises entre 500 °C et 1000°C, de préférence entre 600°C et 800°C.

Selon une première variante de ce procédé il est possible d'effectuer une simple calcination sous H ₂ à une température comprise entre 800 et 1000°C pendant au moins 2h, plus particulièrement au moins 4h, et encore plus particulièrement au moins 6h Selon une autre variante de ce procédé, il est possible d'effectuer une double calcination. On peut ainsi effectuer une première calcination sous gaz inerte ou sous vide. Le gaz inerte peut être l'hélium, l'argon ou l'azote. Le vide est généralement un vide primaire avec une pression partielle en oxygène

inférieure à 10 ^"1 mbar. La température de calcination est d'au moins 900°C et généralement d'au plus 1000°C. La durée de cette première calcination est généralement d'au moins 2 heures de préférence d'au moins 4 heures et notamment d'au moins 6 heures. Une augmentation de cette durée entraîne habituellement une augmentation du taux de réductibilité. Bien entendu, la durée peut être fixée en fonction de la température, une durée de calcination faible nécessitant une température plus élevée.

On effectue ensuite une seconde calcination sous atmosphère oxydante, par exemple sous air. Dans ce cas, la calcination se fait généralement à une température d'au moins 600 °C sur une durée qui est généralement d'au moins 30 minutes. Il est préférable de ne pas dépasser une température de calcination de 900°C.

B Dispersion colloïdale spécifique

On va décrire plus précisément ci-dessous une dispersion qui peut être utilisable dans le cadre de l'invention tout particulièrement lorsque l'on cherche à préparer une composition dont l'oxyde supporté est un oxyde mixte ou solution solide.

Cette dispersion est une dispersion colloïdale, dans une phase continue, d'un composé de cérium et d'au moins un autre élément M choisi parmi le zirconium et les terres rares (Ln) autres que le cérium, et elle est caractérisée en ce que le composé est sous forme d'un oxyde mixte dans lequel le cérium et l'élément M sont en solution solide pure et en ce que le composé comprend du cérium sous forme de cérium III dans une quantité exprimée en rapport atomique cérium Ill/cérium total comprise entre 0,005 et 0,06. Cette dispersion peut être préparée par un procédé qui comprend les étapes suivantes :

- on forme un milieu liquide comprenant des sels de cérium et d'au moins un élément M, les sels de cérium étant des sels de cérium IV et de cérium III;

- on met en contact le milieu avec une base de manière à obtenir un pH d'au moins 9 ce par quoi on obtient un précipité;

- on sépare ledit précipité du milieu;

- on lave le précipité;

- on peptise le précipité par traitement avec un acide ce par quoi on obtient la dispersion; le procédé comprenant en outre au moins une étape de lavage soit après l'étape de séparation du précipité soit après l'étape de peptisation.

La phase continue liquide de la dispersion décrite ici est généralement une phase aqueuse, plus particulièrement de l'eau.

Une des caractéristiques spécifiques de la dispersion décrite ici est que dans les particules colloïdales le composé précité qui les constitue est sous forme d'un oxyde mixte (Ce ₁ M)O ₂ dans lequel le cérium et l'élément M sont en solution solide. On entend par là qu'un des éléments, généralement l'élément M, est totalement incorporé dans le réseau cristallin de l'oxyde de l'autre élément formant matrice, par exemple le cérium. Cette incorporation peut être mise en évidence par la technique de diffraction X sur des colloïdes après lavage, notamment par ultrafiltration ou encore par ultracentrifugation et séchage à une température de 60 °C. Les diagrammes RX révèlent la présence d'une structure cristalline correspondant à l'oxyde de l'élément formant matrice (oxyde de cérium généralement) et dont les paramètres de mailles sont plus ou moins décalés par rapport à un oxyde pur de ce premier élément formant matrice, ce qui démontre ainsi l'incorporation de l'autre élément dans le réseau cristallin de l'oxyde du premier. Par exemple, dans le cas d'une solution solide de l'élément M dans l'oxyde de cérium, les diagrammes RX révèlent alors une structure cristalline de type fluorine tout comme l'oxyde cérique CeO ₂ cristallisé, et dont les paramètres de mailles sont plus ou moins décalés par rapport à un oxyde cérique pur, traduisant ainsi l'incorporation de l'élément M dans le réseau cristallin de l'oxyde de cérium. La solution solide est pure, c'est-à-dire que pour les particules colloïdales la quantité totale d'un élément est en solution solide dans l'autre, par exemple, tout l'élément M en solution solide dans l'oxyde de cérium. Dans ce cas, les diagrammes RX ne montrent que la présence de la solution solide et ne comportent pas de raies correspondant à un oxyde de type oxyde de l'élément autre que l'élément formant matrice, par exemple un oxyde de l'élément M. Il n'est pas exclu toutefois que la phase continue liquide puisse comprendre une certaine quantité d'élément M sous forme d'ions et provenant d'une partie de la quantité totale de l'élément M introduite lors de la préparation de la dispersion. Comme indiqué plus haut, l'élément M est choisi dans le groupe comprenant le zirconium et les terres rares (Ln) autres que le cérium, ces éléments pouvant bien entendu être présents en mélange, comme on le verra dans la suite de la description.

Une autre caractéristique de la dispersion décrite ici est la présence de cérium sous forme de cérium III. La quantité de cérium III exprimée par le rapport atomique cérium Ill/cérium total est comprise entre 0,005 et 0,06. Plus particulièrement, cette quantité peut être comprise entre 0,005 et 0,05 et encore plus particulièrement entre 0,005 et 0,03.

On notera ici que le cérium III peut être présent dans le composé comme cation soit sous forme adsorbée à la surface des particules du composé de cérium, soit dans la maille cristalline du composé. Bien entendu, ces deux formes peuvent coexister. La présence de cérium III en solution peut être mise en évidence par dosage chimique. On peut ainsi utiliser une technique d'analyse par titrage potentiométrique par oxydation du cérium III en cérium IV à l'aide du ferricyanure de potassium en milieu carbonate de potassium. La présence de cérium III en surface des particules de la dispersion peut être mise en évidence par la détermination du point isoélectrique des dispersions colloïdales. Cette détermination se fait d'une manière connue par la mesure de la variation du potentiel zêta des dispersions. Lorsque l'on mesure la variation de ce potentiel en faisant varier le pH d'une dispersion d'une valeur acide à une valeur basique, ce potentiel passe d'une valeur positive à une valeur négative, le passage à la valeur nulle du potentiel constituant le point isoélectrique. La présence de cérium III en surface augmente la valeur du point isoélectrique par rapport à un composé ne contenant que du cérium IV.

Différentes variantes de la dispersion décrite ici, dépendant de la nature du composé de cérium et, plus précisément, de la nature de l'élément M vont maintenant être décrites plus en détail. On notera ici que les formules qui sont données ci-dessous dans la description de ces variantes correspondent à des compositions qui résultent d'analyses chimiques sur des colloïdes récupérés soit par ultracentrifugation à 50.000 T/min., 6 heures, soit encore après lavage des dispersions, ce lavage étant effectué par ultrafiltration ou par dialyse par au moins 10 volumes équivalents d'eau (1 volume de dispersion : 10 volumes d'eau).

Selon une première variante, l'élément M est le zirconium. Plus particulièrement dans le cas de cette variante, le composé peut répondre à la formule (3) Cei-χZr _x O ₂ dans laquelle x est inférieur à 1 et est au moins égal à 0,01 , de préférence au moins égal à 0,02.

Selon une seconde variante, l'élément M est une combinaison du zirconium et d'au moins une terre rare Ln. Cette variante est particulièrement intéressante au cas où la terre rare est une terre rare trivalente. La terre rare peut être notamment le lanthane, le gadolinium, le terbium, le praséodyme ou le néodyme. Plus particulièrement dans le cas de cette seconde variante, le composé peut répondre à la formule (4) Ce 1 -^yZr _x Ln _x O ₂ dans laquelle x + y < 1 , x vérifie la condition 0,05 < x≤ 0,95 et y est au moins égal à 0,01 , la valeur haute de y étant choisie de telle manière que l'on obtienne bien une

solution solide. De préférence, x vérifie la condition 0,20 ≤ x ≤ 0,8 et encore plus préférentiellement la condition 0,40 ≤ x ≤ 0,60. De préférence aussi, y est au moins égal à 0,02 et encore plus préférentiellement, y est au moins égal à 0,03. De préférence, y est au plus égal à 0,05, et encore plus préférentiellement à au plus 0,04. Toujours dans le cas de cette variante, l'élément M peut être une combinaison d'au moins deux terres rares dont au moins une est le praséodyme. On peut enfin noter que dans le cas où M est le terbium ou le praséodyme, éventuellement en combinaison avec une autre terre rare, ces éléments peuvent être présents à la fois sous les formes Tb III, Pr III et Tb IV et Pr IV.

Le composé de la dispersion décrite ici peut être aussi un composé dans lequel M est une terre rare ou une combinaison de terres rares. De nouveau, un cas particulièrement intéressant est celui où la terre rare est une terre rare trivalente. La terre rare peut être notamment le lanthane, le gadolinium, le terbium, le praséodyme ou le néodyme. Le composé peut alors répondre plus particulièrement à la formule (5) suivante Ce-I-XLn _x O ₂ dans laquelle x est au plus égal à 0,15 et est au moins égal à 0,01 , de préférence au moins égal à 0,02 et encore plus préférentiellement au moins égale à 0,04. De préférence x est à au plus égal à 0,10 et encore plus préférentiellement à au plus 0,05. La terre rare peut être présente, au moins en partie, sous forme Ln III et, là aussi, soit dans la maille cristalline soit sous forme adsorbée à la surface des particules du composé de cérium. Dans le cas du praséodyme, ce dernier élément peut être présent à la fois sous les formes Pr III et Pr IV et, dans ce même cas, x est plus particulièrement au moins égal à 0,04 et encore plus particulièrement compris entre 0,03 et 0,08. Enfin, le composé de la dispersion peut aussi répondre à la formule (6) Cei-χLn'χO ₂ où Ln' décrit une combinaison d'au moins deux terres rares et où x est au plus égal à 0,30 et peut être de préférence au moins égal à 0,01.

Les particules qui constituent le composé de la dispersion présentent une granulométrie fine et resserrée. En effet, elles ont une taille, mesurée par leur diamètre moyen, qui est de préférence d'au plus 10 nm et qui peut être plus particulièrement comprise 2 et 8 nm. Cette taille est déterminée par microscopie électronique à transmission (MET), de manière classique, sur un échantillon préalablement séché sur une membrane de carbone supportée sur grille de cuivre et sur une moyenne de 50 mesures.

Ces particules sont en outre bien individualisées. On peut utiliser la technique de cryo-MET pour déterminer l'état d'agrégation des particules. Elle permet d'observer par microscopie électronique à transmission des

échantillons maintenus congelés dans leur milieu naturel qui peut être de l'eau par exemple.

La congélation s'effectue sur des films minces d'environ 50 à 100 nm d'épaisseur dans l'éthane liquide pour les échantillons aqueux. Par cryo-MET l'état de dispersion des particules est bien préservé et représentatif de celui présent dans le milieu réel. Dans le cas présent, la cryo- MET met en évidence l'aspect bien individualisé des particules.

La dispersion décrite ici présente généralement un pH qui peut être compris entre 0, 5 et 6. La dispersion présente généralement une concentration en oxyde mixte d'au moins 0,1 M, de préférence d'au moins 0,25 M et avantageusement supérieure à 1 M.

D'autres modes particuliers de réalisation de la dispersion vont maintenant être décrits. Un mode particulier correspond à des dispersions dont le pH est basique.

Selon ce mode, le composé de cérium et d'au moins un autre élément M se présente sous forme de particules comportant en outre des anions citrates, ces anions étant adsorbés à la surface des particules. Le rapport molaire r = acide citrique / oxyde mixte est généralement compris entre 0,1 et 0,6, de préférence entre 0,2 et 0,45. Pour ce mode de réalisation, le pH des dispersions est d'au moins 7, de préférence d'au moins 8.

Un autre mode spécifique de réalisation correspond à des dispersions qui sont fonctionnalisées. Dans ce cas, le composé de cérium et d'au moins un autre élément M se présente sous forme de particules comportant en surface un composé bifonctionnel comprenant une fonction Ri de type aminé, sulfate, phényle, alkyléthoxy ou succinate et une fonction R ₂ de type carboxylique, dicarboxylique, phosphorique, phosphonique ou sulfonique, les fonctions Ri et R ₂ étant séparées par une chaîne organique du type -(CH ₂ ) _X -, x étant de préférence au plus égal à 6. On peut penser que ce composé bifonctionnel est lié en surface par des interactions de type complexation entre la fonction R ₂ et le cérium ou M présent en surface des particules colloïdales. Le rapport molaire r' = composé bifonctionnel / oxyde mixte est généralement d'au plus 0,6, de préférence d'au plus 0,4 et encore plus préférentiellement d'au plus 0,2. Le composé bifonctionnel peut être choisi parmi les acides aliphatiques aminés, par exemple l'acide amino caproïque, les acides sulfoniques aminés comme l'acide aminoéthyl sulfonique ou les alkyl éthers phosphates polyoxyéthylénés.

On notera enfin que les dispersions colloïdales décrites ici sont particulièrement stables, c'est-à-dire que l'on n'observe pas de décantation ou de séparation de phases sur une durée qui peut être supérieure à 1 an.

Le procédé de préparation des dispersions décrites ici va maintenant être détaillé.

Comme indiqué plus haut, ce procédé comporte une première étape dans laquelle on forme un milieu liquide comprenant des sels de cérium et d'au moins un élément M, les sels de cérium étant des sels de cérium IV et de cérium III. La proportion de sels de cérium III et de sels de cérium IV, exprimée par le rapport molaire Celll/Ce total (CeIII + CeIV), est généralement d'au moins 2% et d'au plus 20%, de préférence entre 2% et 10%, cette proportion étant choisie en fonction du taux de cérium III souhaité dans la dispersion colloïdale que l'on veut préparer. Le milieu liquide est généralement l'eau et les sels sont habituellement apportés sous forme de solutions. Les sels peuvent être des sels d'acides inorganiques ou organiques, par exemple du type sulfate, nitrate, chlorure ou acétate, étant entendu que le milieu de départ doit comprendre au moins un sel de cérium IV. Comme solution de Ce IV, on peut utiliser plus particulièrement une solution de nitrate cérique - ammoniacal auquel on rajoute du Ce III sous forme de nitrate céreux ou acétate de Ce III ou de chlorure céreux. On peut également utiliser une solution de nitrate cérique obtenue par attaque de CeO ₂ par de l'acide nitrique additionnée de Ce III. On peut avantageusement utiliser une solution de nitrate cérique obtenue par électrolyse et contenant du Ce III. La solution de Zr IV peut être du ZrOCI ₂ ou du ZrO(NO ₃ ) ₂ . Les terres rares Ln sont généralement apportées sous forme de sels Ln III par exemple par des nitrates.

La seconde étape du procédé consiste à mettre en contact le milieu formé précédemment avec une base.

Comme base, on peut utiliser notamment les produits du type hydroxyde. On peut citer les hydroxydes d'alcalins ou d'alcalino-terreux et l'ammoniaque. On peut aussi utiliser les aminés secondaires, tertiaires ou quaternaires. Toutefois, les aminés et l'ammoniaque peuvent être préférés dans la mesure où ils diminuent les risques de pollution par les cations alcalins ou alcalino terreux.

L'ajout de la base se fait d'une manière instantanée ou progressivement mais de manière à obtenir un pH du milieu d'au moins 9, de préférence d'au moins 9,5 et encore plus préférentiellement d'au moins 10. L'addition de la base entraîne la formation d'un précipité.

Après l'addition de la base, il est possible d'effectuer un mûrissement du milieu pendant une durée qui peut varier par exemple entre 10 minutes et 1 heure, généralement à température ambiante.

Le précipité peut être séparé du milieu liquide par tout procédé connu par exemple par centrifugation.

Le précipité issu de la réaction peut ensuite être lavé. Ce lavage peut se faire en remettant dans l'eau le précipité puis, après agitation, en séparant le solide du milieu liquide par centrifugation par exemple. Cette opération peut être répétée plusieurs fois si nécessaire. Généralement, on conduit ce lavage de manière à obtenir une pulpe de lavage, c'est-à-dire l'eau dans laquelle est remis en suspension le précipité, de pH d'au plus 8,75, de préférence d'au plus 8, avantageusement d'au plus 7.

La dernière étape du procédé est une étape de peptisation du précipité obtenu précédemment. Cette peptisation se fait par traitement du précipité par un acide. Ce traitement est généralement effectué par mise en dispersion du précipité dans une solution acide et agitation du milieu ainsi formé. On peut utiliser par exemple de l'acide nitrique, chlorhydrique ou acétique. L'acide acétique peut être avantageusement utilisé pour obtenir des dispersions de composés dans lesquels la teneur en terre rare trivalente est élevée. La peptisation se fait généralement à une température comprise entre la température ambiante et 90 °C, de préférence à température ambiante. La quantité d'acide utilisée est telle que le rapport molaire H7(Ce+M) est généralement d'au plus 1 ,5, de préférence d'au plus 1 ,25 et encore plus préférentiellement d'au plus 1. A l'issue de la peptisation, on obtient directement et sans autre étape intermédiaire une dispersion colloïdale.

Il est possible de procéder à un lavage par ultrafiltration ou par dialyse de la dispersion ainsi obtenue. Ce lavage permet d'éliminer l'élément M qui pourrait se trouver sous forme ionique.

On notera que le procédé décrit ici comporte au moins une étape de lavage, ce lavage pouvant avoir lieu dans les conditions qui viennent d'être décrites, c'est-à-dire soit sur le précipité, soit sur la dispersion, soit encore sur les deux.

Pour le mode de réalisation particulier décrit plus haut dans lequel les particules comportent en surface des anions citrates, le procédé de préparation est du type de celui qui vient d'être décrit mais il est complété par une étape de mise en contact avec l'acide citrique. Plus précisément, l'acide citrique peut être ajouté à la dispersion obtenue après peptisation, par exemple sous forme d'une poudre d'acide citrique hydratée. L'acide citrique se

dissout alors sous agitation. Le rapport molaire acide citrique / oxyde mixte est compris dans la fourchette de valeurs donnée précédemment, c'est-à-dire généralement entre 0,1 et 0,6. Il est possible de laisser reposer le milieu obtenu entre 30 minutes et 24 heures à température ambiante. On ajoute ensuite de manière progressive une solution d'une base, cette base étant du même type que celui décrit précédemment pour l'étape de précipitation, de manière à obtenir le pH voulu d'au moins 7, de préférence d'au moins 8. Plus précisément, l'addition peut être réalisée entre 10 mn et 2 heures à température ambiante. De même, pour obtenir une dispersion fonctionnalisée selon le mode de réalisation décrit plus haut, on ajoute le composé bifonctionnel à la dispersion obtenue après peptisation.

Après la description des dispersions colloïdales susceptibles d'être utilisées comme produit de départ dans la préparation des compositions de l'invention, la description d'autres procédés va être donnée ci-après.

C Second procédé de préparation des compositions de l'invention

Les compositions de l'invention peuvent aussi être préparées par un second procédé qui va être décrit ci-dessous.

Ce procédé comprend les étapes suivantes : - on forme un mélange liquide comprenant un sel de cérium et, le cas échéant, de l'élément M et une suspension du support;

- on chauffe le mélange ainsi formé à une température d'au moins 100°C;

- on récupère le précipité ainsi obtenu;

- on calcine ledit précipité. Pour la première étape on part aussi d'une suspension ou d'une dispersion colloïdale du support mais on la mélange avec un sel de cérium et, dans le cas de composition où l'oxyde de cérium est un oxyde mixte, de l'élément M. Ce mélange se fait en phase aqueuse, l'eau généralement.

Les sels peuvent être choisis parmi les nitrates, les sulfates, les acétates, les chlorures, le nitrate céri-ammoniacal.

A titre d'exemples, on peut ainsi citer le sulfate de zirconyle, le nitrate de zirconyle ou le chlorure de zirconyle. Le nitrate de zirconyle est utilisé le plus généralement. On peut citer aussi notamment les sels de cérium IV tels que le nitrate ou le nitrate céri-ammoniacal par exemple, qui conviennent ici particulièrement bien. De préférence, on utilise du nitrate cérique.

L'étape suivante du procédé est l'étape de chauffage du mélange liquide ainsi formé.

La température à laquelle est chauffé le mélange liquide est d'au moins 100°C et encore plus particulièrement d'au moins 130°C. L'opération de chauffage peut être conduite en introduisant le mélange liquide dans une enceinte close (réacteur fermé du type autoclave). Dans les conditions de températures données ci-dessus, et en milieu aqueux, on peut ainsi préciser, à titre illustratif, que la pression dans le réacteur fermé peut varier entre une valeur supérieure à 1 Bar (10 ⁵ Pa) et 165 Bar (1 ,65. 10 ⁷ Pa), de préférence entre 5 Bar (5. 10 ⁵ Pa) et 165 Bar (1 ,65. 10 ⁷ Pa). On peut aussi effectuer le chauffage dans un réacteur ouvert pour les températures voisines de 100°C. Le chauffage peut être conduit soit sous air, soit sous atmosphère de gaz inerte, de préférence l'azote.

La durée du chauffage peut varier dans de larges limites, par exemple entre 1 et 48 heures, de préférence entre 2 et 24 heures. De même, la montée en température s'effectue à une vitesse qui n'est pas critique, et on peut ainsi atteindre la température réactionnelle fixée en chauffant le mélange liquide par exemple entre 30 minutes et 4 heures, ces valeurs étant données à titre tout à fait indicatif.

A l'issue de l'étape de chauffage, on récupère un précipité solide qui peut être séparé de son milieu par toute technique classique de séparation solide- liquide telle que par exemple filtration, décantation, essorage ou centrifugation.

Le produit tel que récupéré peut ensuite être soumis à des lavages, qui sont alors opérés à l'eau ou éventuellement avec une solution basique, par exemple une solution d'ammoniaque ou encore une solution acide, une solution d'acide nitrique par exemple. Selon une variante particulière de l'invention, le procédé comprend un mûrissement.

Ce mûrissement s'effectue généralement sur une suspension obtenue après remise dans l'eau du précipité, notamment après le lavage. Le mûrissement se fait en chauffant de nouveau cette suspension. La température à laquelle est chauffée la suspension est d'au moins 40 °C, plus particulièrement d'au moins 60°C et encore plus particulièrement d'au moins 100°C. Généralement cette température est d'au plus 200 °C, plus particulièrement d'au plus 150°C. Le milieu est maintenu ainsi à une température constante pendant une durée qui est habituellement d'au moins 30 minutes et plus particulièrement d'au moins 1 heure. Le mûrissement peut se faire à la pression atmosphérique ou éventuellement à une pression plus élevée.

La dernière étape de calcination de ce second procédé peut être mise en œuvre de la même manière que pour le premier procédé et donc ce qui a été décrit plus haut pour cette calcination s'applique de même ici.

Dans le cas de la préparation de compositions avec un support à base d'alumine stabilisée ou consistant essentiellement en de l'alumine stabilisée par un élément stabilisant choisi parmi les terres rares, le baryum et le strontium, deux autres procédés (troisième et quatrième procédés) peuvent être mis en œuvre qui vont maintenant être décrits.

D Troisième procédé de préparation des compositions de l'invention Le troisième procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes :

- (a) on forme un mélange liquide comprenant une dispersion colloïdale de l'oxyde supporté et, le cas échéant de l'oxyde de l'élément M, un composé de l'aluminium et un composé de l'élément stabilisant;

- (b) on met en présence le mélange précédent avec une base ce par quoi on obtient une suspension comprenant un précipité;

- (c) on soumet éventuellement la suspension à un mûrissement;

- (d) on sèche la suspension ainsi obtenue;

- (e) on calcine le produit séché ainsi obtenu.

Le mélange de l'étape (a) se fait en phase aqueuse, l'eau généralement. Pour l'oxyde supporté, on utilise toute dispersion colloïdale du type décrit plus haut.

Le composé de l'élément stabilisant peut être notamment un sel, comme un nitrate, un acétate, un chlorure, un sulfate, sous forme d'une solution.

Le composé de l'aluminium est généralement un précurseur de l'alumine, c'est à dire un composé qui après calcination peut conduire à de l'alumine. Ce composé peut être ainsi un hydroxyde d'aluminium tel que la bayerite, l'hydrargillite ou gibbsite, la nordstrandite ou un oxyhydroxyde d'aluminium tel que la boehmite, la pseudoboehmite et le diaspore. Le composé d'aluminium peut se présenter sous la forme d'une suspension aqueuse, notamment d'une suspension acide contenant par exemple de l'acide nitrique. Cette suspension est alors mélangée avec la dispersion de l'oxyde supporté et l'élément stabilisant, celui-ci sous forme d'une solution par exemple.

La deuxième étape du procédé consiste à mettre en présence le mélange obtenu à l'étape (a) avec une base.

On peut utiliser comme base les produits du type hydroxyde, carbonate ou hydroxy-carbonate par exemple. On peut citer les hydroxydes d'alcalins ou d'alcalino-terreux, les aminés secondaires, tertiaires ou quaternaires.

Toutefois, les aminés et l'ammoniaque peuvent être préférés dans la mesure où ils diminuent les risques de pollution par les cations alcalins ou alcalino terreux. On peut aussi mentionner l'urée.

La mise en contact peut se faire dans un ordre quelconque en milieu liquide.

La mise en contact avec la base conduit à la formation d'un précipité en suspension dans le milieu liquide réactionnel.

La troisième étape est une étape éventuelle simplement. Cet étape (c) consiste à soumettre la suspension à un mûrissement. Le mûrissement se fait en chauffant la suspension à une température d'au moins 60°C, plus particulièrement d'au moins 80 °C. Généralement cette température est d'au plus 200 °C, plus particulièrement d'au plus 150°C. Le milieu est maintenu ainsi à une température constante pendant une durée qui est habituellement d'au moins 30 minutes et plus particulièrement d'au moins 1 heure. Le mûrissement peut se faire à la pression atmosphérique ou éventuellement à une pression plus élevée.

A l'issue de l'étape (b) ou, éventuellement de l'étape de mûrissement lorsque celle-ci est mise en oeuvre, on effectue les étapes (d) et (e) mentionnées plus haut. Ces deux étapes sont semblables à deux dernières étapes du premier procédé de l'invention et tout ce qui a été décrit plus haut s'applique de même à ces étapes (d) et (e). On notera toutefois que le séchage peut se faire par un autre moyen que l'atomisation, par exemple dans un four.

Une variante peut être utilisée dans le cadre de ce troisième procédé. Cette variante consiste, à l'issue de l'étape (b) ou, éventuellement de l'étape de mûrissement lorsque celle-ci est mise en oeuvre, à séparer le précipité de la suspension, à le laver et à le remettre en dispersion dans l'eau pour former une seconde suspension. C'est cette dernière suspension qui est ensuite séchée dans l'étape (d). La dernière étape de calcination de ce troisième procédé peut être mise en œuvre de la même manière que pour les procédés précédents et donc ce qui a été décrit plus haut pour cette calcination s'applique de même ici. E Quatrième procédé de préparation des compositions de l'invention Le quatrième procédé de l'invention est décrit maintenant ci-dessous. Ce procédé comprend les étapes suivantes.

- (a) on forme un mélange liquide comprenant une dispersion colloïdale de l'oxyde supporté et, le cas échéant de l'oxyde de l'élément M, et un composé de l'aluminium;

- (b) on met en présence le mélange précédent avec une base ce par quoi on obtient une suspension comprenant un précipité;

- (c) on soumet éventuellement la suspension à un mûrissement;

- (d) on ajoute à la suspension ainsi obtenue un composé de l'élément stabilisant;

- (e) on sèche la suspension issue de l'étape précédente;

- (f) on calcine le produit séché ainsi obtenu.

Ce procédé se distingue du troisième procédé par le fait que le composé de l'élément stabilisant est apporté dans une étape différente, à l'issue de l'étape (b) ou, éventuellement de mûrissement si celle-ci existe. En conséquence, tout ce qui a été décrit pour le troisième procédé s'applique de même ici. Le composé de l'élément stabilisant est notamment du même type que décrit précédemment. Par ailleurs, on peut mettre aussi en œuvre la variante décrite plus haut pour le troisième procédé et dans laquelle, à l'issue de l'étape (b) ou, éventuellement de l'étape de mûrissement lorsque celle-ci est mise en œuvre, on sépare le précipité de la suspension, on le lave et on le remet en dispersion dans l'eau pour former une seconde suspension. Dans ce cas, le composé de l'élément stabilisant est ajouté à cette seconde suspension. Le quatrième procédé décrit ici s'applique tout particulièrement au cas où l'élément stabilisant est le baryum ou le strontium.

Les compositions de l'invention telles que décrites plus haut ou telles qu'obtenues par les procédés décrits précédemment se présentent sous forme de poudres mais elles peuvent éventuellement être mises en forme pour se présenter sous forme de granulés, billes, cylindres ou nids d'abeille de dimensions variables.

Les compositions de l'invention peuvent être utilisées comme catalyseurs ou supports de catalyseur. Ainsi, l'invention concerne aussi des systèmes catalytiques comprenant les compositions de l'invention. Ces systèmes comprennent un revêtement (wash coat) à propriétés catalytiques à base de ces compositions et d'un liant de type connu, sur un substrat du type par exemple monolithe métallique ou en céramique. Le revêtement peut comporter lui aussi un support du type de ceux mentionnés plus haut. Ce revêtement est obtenu par mélange de la composition avec le liant de manière à former une suspension qui peut être ensuite déposée sur le substrat.

Ces systèmes catalytiques et plus particulièrement les compositions de l'invention peuvent trouver de très nombreuses applications. Ils sont ainsi particulièrement bien adaptés à, et donc utilisables dans la catalyse de

diverses réactions telles que, par exemple, la déshydratation, l'hydrosulfuration, l'hydrodénitrification, la désulfuration, l'hydrodésulfuration, la déshydrohalogénation, le reformage, le reformage à la vapeur, le craquage, l'hydrocraquage, l'hydrogénation, la déshydrogénation, l'isomérisation, la dismutation, l'oxychloration, la déshydrocyclisation d'hydrocarbures ou autres composés organiques, les réactions d'oxydation et/ou de réduction, la réaction de Claus, le traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, en particulier pour la post combustion automobile et notamment la catalyse trois voies, la démétallation, la méthanation, la shift conversion, l'oxydation catalytique des suies émises par les moteurs à combustion interne comme les moteurs diesel ou essence fonctionnant en régime pauvre. Les systèmes catalytiques et les compositions de l'invention peuvent enfin être utilisés pour l'élimination des NOx par piégeage de ceux-ci ou comme catalyseur de la réduction sélective des NOx par l'urée/ammoniaque. Dans le cas de ces utilisations en catalyse, les compositions de l'invention peuvent être employées en combinaison avec des métaux précieux ou encore des métaux de transition sous forme oxyde, sulfure ou autre et elles jouent ainsi le rôle de support pour ces métaux. La nature de ces métaux et les techniques d'incorporation de ceux-ci dans les compositions supports sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, les métaux peuvent être l'or, l'argent, le platine, le rhodium, le palladium ou l'iridium, le molybdène, le tungstène, le nickel, le cobalt, le manganèse ou le vanadium; ils peuvent notamment être incorporés aux compositions par imprégnation.

Parmi les utilisations citées, le traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne (catalyse post combustion automobile) constitue une application particulièrement intéressante. De ce fait, l'invention concerne aussi un procédé de traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne qui est caractérisé en ce qu'on utilise à titre de catalyseur un système catalytique tel que décrit ci-dessus ou une composition selon l'invention et telle que décrite précédemment.

On notera que les compositions de l'invention dans lesquelles le support est à base d'alumine stabilisée sont particulièrement intéressantes comme piège à NOx. L'invention concerne donc aussi un procédé de traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne qui est caractérisée en ce qu'on utilise à titre de piège à NOx une composition selon l'invention dans laquelle le support est à base d'alumine stabilisée ou un système catalytique comprenant une telle composition. Cette composition peut être plus particulièrement celle correspondant à l'un des deux modes de réalisations

décrits plus haut dans lesquels le support est à base d'alumine stabilisée par du baryum, du strontium ou du lanthane et les oxydes supportés des mélanges d'oxyde de cérium, d'oxyde de zirconium et d'oxyde d'une terre rare autre que le cérium ou d'oxyde de cérium, d'oxyde de praséodyme et d'oxyde d'une terre rare autre que le cérium et le praséodyme.

Pour le traitement des gaz d'échappement les systèmes précités sont montés d'une manière connue dans les pots d'échappement des véhicules automobiles.

Des exemples vont maintenant être donnés. EXEMPLE 1

Cet exemple concerne une composition à base d'oxyde de cérium sur un support en silice et qui est préparée par le second procédé décrit plus haut.

Un mélange contenant 70% de SiO ₂ et 30% de CeO ₂ est réalisé en mélangeant dans un bêcher sous agitation, 35 g de poudre de SiO ₂ (170 m ² /g) dispersée dans 500ml d'H ₂ O à pH 0,5 avec une solution acide (pH 0,5) de Ce(NO ₃ ) ₄ contenant 15 g de CeO ₂ (CeO ₂ 80 g/l). L'ensemble est transféré dans un autoclave et amené sous agitation à 300 tours/min à 150°C pendant 2 heures.

Le mélange refroidi est séparé par filtration et lavé avec 2 I d'eau à pH 9. Le gâteau obtenu est dispersé dans l'eau à une concentration en oxyde de

50 g/l (oxyde) puis mûri 2 heures à 100°C sous agitation. Après refroidissement, la suspension est séparée par centrifugation. Le gâteau est ensuite calciné sous air à 800 °C pendant 6h.

EXEMPLE 2 Cet exemple concerne une composition à base d'un oxyde mixte de cérium et de zirconium sur un support en silice et qui est préparée par le premier procédé décrit plus haut.

On procède au préalable à la préparation d'une dispersion colloïdale de particules d'un oxyde mixte de formule Ce ₀ SZr _{0 5} O ₂ . Pour cela on mélange 95,7 ml d'une première solution contenant 1 ,5 M/l de Ce(NO ₃ ) ₄ et 0,5 M en HNO ₃ avec 43,7 ml d'une deuxième solution contenant 3,3 M/l de ZrO(NO ₃ ) ₂ . Le volume de la solution obtenue est ramené à 2300 ml par ajout d'eau. Le pH final est de 1 ,9.

On ajoute de manière instantanée 186 ml de solution de NH ₃ à 28%. Le pH augmente à 10 et on observe la formation d'un précipité.

Le précipité est filtré puis lavé avec 2400 ml d'eau permutée. On renouvelle 3 fois de suite le lavage avec un volume de solution de lavage identique. Le pH de la dernière suspension est de 7,5.

On remet le gâteau en suspension dans une solution contenant 20,2 g d'une solution d'acide nitrique HNO ₃ à 68% (H7(Ce+Zr)=0,75 en mole) et on complète à 500 ml par addition d'eau permutée. La concentration en Ce+Zr est égale à 0,29 mol/1. Après une nuit sous agitation, on obtient une dispersion colloïdale limpide à l'œil de taille 4 nm.

On ajoute à cette dispersion de l'acide aminocaproïque de manière à obtenir un pH final de 4,5 (acide 6-aminocaproïque 98% Alddhch).

Dans un bêcher sous agitation, on ajoute 100 g de poudre de SiO ₂ (170 m ² /g) dans 550 ml de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte Ce/Zr. Le mélange est maintenu 15 minutes sous agitation.

Cette suspension est atomisée à 1 10°C, (température de sortie 1 10°C, température d'entrée 220 °C) avec un débit de 1 l/h.

La poudre est calcinée sous air à 800 °C pendant 6h.

EXEMPLE 3 Cet exemple concerne une composition à base d'un oxyde mixte de cérium et de zirconium sur un support en alumine et qui est préparée par le premier procédé décrit plus haut.

Dans un bêcher muni d'un barreau aimanté un sol de boehmite est réalisé en dispersant sous agitation 78,6 g d'une poudre d'AlOOH (Alumine Pural B21 à 71 ,25% AI ₂ O ₃ ) dans 700 ml H ₂ O amené à pH 2 à l'aide d'une solution HNO ₃ concentrée à 68%. Après quelques heures on obtient un gel à pH 4.

Parallèlement, on procède à la préparation d'une dispersion colloïdale de particules d'oxyde mixte de formule Ce ₀ SZr ₀₅ O ₂ comme décrit dans l'exemple 2. On y ajoute de même de l'acide aminocaproïque de manière à obtenir un pH final de 4,5.

On introduit sous agitation dans les 700 ml de la dispersion de boehmite précédemment réalisée, 2 litres de la dispersion d'oxyde mixte CeO ₂ /ZrO ₂ à raison de 50 ml/mn. Le mélange est maintenu 15 minutes sous agitation, puis atomisé (température d'entrée 245°C, température de sortie 1 10°C) débit 1 litre/heure.

La poudre est calcinée sous air à 800 °C pendant 6h. On donne dans le tableau 1 qui suit les caractéristiques de taille de l'oxyde supporté et de surface de la composition pour les compositions préparées dans les exemples 1 à 3.

Tableau 1

EXEMPLE 4

Dans cet exemple, on donne les valeurs de réductibilité du cérium mesurées pour les compositions décrites dans les précédents exemples.

La réductibilité du cérium est mesurée par réduction programmée en température de la manière suivante. On utilise un appareil Micromeritics Autochem 2920 avec un réacteur en quartz et un échantillon de 200 mg qui a été préalablement calciné 6 heures à 800 °C sous air. Le gaz est l'hydrogène à 10% en volume dans l'argon et avec un débit de 25ml/min. La montée en température se fait de l'ambiante à 900 °C à raison de 20°C/min. La détection du signal se fait avec un détecteur de conductivité thermique. La température est mesurée au niveau de l'échantillon à l'aide d'un thermocouple.

La réductibilité du cérium est calculée à partir de la consommation d'hydrogène, étant entendu qu'1/2 mole d'H ₂ consommée et mesurée par la méthode décrite plus haut correspond à 1 mole de Ce IV réduit. La consommation d'hydrogène est calculée à partir de la surface manquante du signal d'hydrogène à la ligne de base à 30 °C à la ligne de base à 900 °C

(respectivement 600°C) lorsqu'on mesure la réductibilité entre 30°C et 900°C (respectivement 600 ⁰ C).

Les valeurs de réductibilité sont rassemblées dans le tableau 2.

Tableau 2

Les exemples qui suivent concernent des compositions pour lesquelles le support est à base d'alumine stabilisée.

Les matières premières utilisées dans ces exemples sont les suivantes :

Boehmite Sasol SB1 à 78% en poids en oxyde Nitrate de baryum à 99% en poids en oxyde Solution de nitrate de lanthane à 454 g/L en oxyde Solution de nitrate cérique à 256 g/L en oxyde contenant 0,1 1 mol/L de cérium(lll) et de rapport atomique Celll/cérium total de 0,06.

Solution de nitrate de zirconyle à 18,7% en poids en oxyde Acide nitrique 68%vol Ammoniaque 28%vol

EXEMPLE 5 Cet exemple concerne une composition à base d'oxyde de cérium sur un support en alumine stabilisée par du lanthane dont les proportions massiques exprimées en oxyde sont 75%, 20% et 5% respectivement pour l'aluminium, le lanthane et le cérium.

Dans un bêcher muni d'un barreau aimanté et d'une électrode de pH, on ajoute 96 g de boehmite à une solution acide contenant 19 g d'acide nitrique à

5 mol/L et 300 mL d'eau déminéralisée. Le pH de la solution est de 1 ,9. On ajoute à ce mélange, sous agitation, 35 g du sol d'oxyde de cérium décrit dans l'exemple 4 du brevet européen n° 208581 B1 puis un mélange de 74 g de nitrate de lanthane dans 50 mL d'eau déminéralisée. Ce mélange est alors introduit progressivement dans un pied de cuve contenant 25 g d'ammoniaque et 500 mL d'eau déminéralisée sous agitation. Le mélange réactionnel subit ensuite un mûrissement à 100°C pendant une heure. On sépare la phase solide du surnageant par centrifugation. La phase solide est redispersée dans de l'eau déminéralisée de telle sorte que le volume total soit de 600 mL. On procède ensuite à l'atomisation de la suspension sur un appareil de type Bϋchi

190 mini Spray Drier, température d'entrée = 230 °C, température de sortie =

1 15 ⁹ C.

La poudre obtenue est calcinée sous air à 600 °C pendant 2h.

On indique ci-dessous les surfaces obtenues après calcinations ultérieures à différentes températures.

2h 600°C = 166 m ² /g

6h 800°C = 120 m ² /g

2h 900°C = 112 m ² /g

2h 1000°C = 70 m ² /g

EXEMPLE 6

Cet exemple concerne une composition à base d'oxyde mixte de cérium, de zirconium et de praséodyme à 25% massique d'oxydes sur un support

d'alumine stabilisée par le lanthane dans les proportions massiques globales exprimées en oxyde de 14%/ 6%/ 5%/ 15%/ 60% respectivement pour Ce0 ₂ /Zr0 ₂ /Pr ₆ 0i 1/La ₂ O ₃ ZAl ₂ O ₃ .

1 ) Préparation d'une dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeOp-ZrO?- PTeO ₁₁

On procède au préalable à la préparation selon le procédé spécifique décrit plus haut d'une dispersion colloïdale de particules d'un oxyde mixte CeO ₂ -ZrO ₂ -Pr ₆ On.

Dans un bêcher contenant 151 ml_ d'eau déminéralisée, on introduit sous agitation 320 g de solution de nitrate de cérium, 121 ,5 g de solution de nitrate de zirconyle et 70 g de solution de nitrate de praséodyme. La solution ainsi obtenue est progressivement introduite sous agitation dans un pied de cuve contenant 160g d'ammoniaque et 321 g d'eau déminéralisée. On sépare la phase solide du surnageant par filtration. La phase solide est lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte. On redisperse la phase solide dans un mélange de 45 g d'acide nitrique et 250 g d'eau déminéralisée. On complète alors la solution obtenue avec de l'eau déminéralisée pour atteindre un volume total de 950 mL. La concentration de la solution est alors de 1 12 g/L d'oxydes et le pH de 1 ,0. On chauffe cette dispersion à 80°C pendant 1 h et on obtient une dispersion colloïdale.

2) Dépôt de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeQp-ZrOp-PrROi ₁ sur le support d'alumine stabilisée par le lanthane

On ajoute à 125 g de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeO ₂ -ZrO ₂ - Pr ₆ On préparée en 1 ) une suspension de 38,5 g de boehmite et de 8 mL d'acide nitrique (5 M). On ajoute ensuite sous agitation 28 g de solution de nitrate de lanthane et on complète avec de l'eau déminéralisée pour obtenir un volume total de 500 mL. Ce mélange est introduit sous agitation et de manière progressive dans un pied de cuve contenant 22,5 g d'ammoniaque et 200 mL d'eau déminéralisée. Le pH final de la suspension est de 9. Le milieu est ensuite chauffé pendant 1 h à 95 °C puis est refroidi avant d'être filtré pour récupérer la phase solide qui est alors lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte et redispersée dans de l'eau déminéralisée (volume total de 500 mL) à une concentration de 100 g/L en oxydes.

La suspension est alors atomisée sur un appareil de type Bϋchi 190 mini Spray Drier, température d'entrée = 225 °C, température de sortie = 1 15°C. La poudre obtenue est calcinée sous air à 800 °C pendant 6h. On indique ci-dessous les surfaces obtenues après calcinations ultérieures à différentes températures.

6h 800°C = 120 m ² /g 2h 900°C = 94 m ² /g 2h 1000°C = 71 m ² /g

EXEMPLE 7 Cet exemple concerne une composition à base d'oxyde mixte de cérium, de zirconium et de praséodyme chargé à 25% massique d'oxydes sur un support en alumine stabilisée par du baryum dans les proportions massiques globales exprimées en oxyde de 14%/ 6%/ 5%/ 15%/ 60% respectivement pour CeO ₂ / ZrO ₂ / Pr ₆ On/ BaO/ AI ₂ O ₃ . On ajoute sous agitation à 125 g de la dispersion colloïdale d'oxyde mixtes CeO ₂ -ZrO ₂ -Pr ₆ On préparée en 1 ) de l'Exemple 6, une dispersion de 38,5 g de boehmite et 1 ,5 g d'acide nitrique concentré 15,2 mol/L. On ajoute ensuite sous agitation 515 ml_ d'eau déminéralisée pour obtenir une suspension à 50 g/L en oxydes. On introduit sous agitation et de manière progressive cette suspension dans un pied de cuve contenant 21 g d'ammoniaque et 176 ml_ d'eau déminéralisée. Le pH final de la suspension est de 9,3 en fin d'introduction. Le milieu est ensuite chauffé pendant 1 h à 100°C puis est refroidi avant d'être filtré pour récupérer la phase solide qui est alors lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte. Le solide est ensuite redispersé pour obtenir un volume total de 500 mL dans une solution de 160 mL d'eau déminéralisée et 13 g de nitrate de baryum.

La suspension est alors atomisée sur un appareil de type Bϋchi 190 mini Spray Drier, température d'entrée = 235 °C, température de sortie = 1 10°C.

La poudre obtenue est calcinée sous air à 600 °C pendant 2h. On indique ci-dessous les surfaces obtenues après calcinations ultérieures à différentes températures. 2h 600°C = 142 m ² /g 6h 800°C = 112 m ² /g 2h 900°C = 93 m ² /g 2h 1000°C = 76 m ² /g

EXEMPLE 8

Cet exemple concerne une composition à base d'oxyde mixte de cérium, de zirconium et de lanthane à 25% massique d'oxydes sur un support d'alumine stabilisée par du baryum dans les proportions massiques globales exprimées en oxyde de 20,4/2,4/2,2/15/60% respectivement pour

CeO ₂ /ZrO ₂ /La ₂ O ₃ /BaO/AI ₂ O ₃ .

1 ) Préparation d'une dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeQp-ZrO?- La ₂ O ₃

On prépare d'abord selon le procédé décrit dans l'Exemple 6 une dispersion colloïdale de particules d'un oxyde mixte de CeO ₂ -ZrO ₂ -La ₂ O ₃ . Dans un bêcher contenant 126 mL d'eau déminéralisée, on introduit sous agitation 457 g de solution de nitrate de cérium, 51 g de solution de nitrate de zirconyle et 33,5 g de solution de nitrate de lanthane. La solution ainsi obtenue est progressivement introduite sous agitation dans un pied de cuve contenant 165 g d'ammoniaque et 316 g d'eau déminéralisée. En fin d'introduction, le pH est 9,2. On sépare la phase solide du surnageant par filtration. La phase solide est lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte. On redisperse la phase solide dans un mélange de 50 g d'acide nitrique et 200 g d'eau déminéralisée. On complète alors la solution obtenue avec de l'eau déminéralisée pour atteindre un volume total de 950 mL. La concentration de la solution est alors de 11 1 ,5 g/L d'oxydes et le pH de 0,9. On chauffe cette dispersion à 80 °C pendant 1 h et on obtient une dispersion colloïdale.

2) Dépôt de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeO?-ZrO?-La?O ₃ sur le support d'alumine stabilisée par le baryum

On ajoute à 126 g de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeO ₂ -ZrO ₂ - La ₆ O ₃ préparée en 1 ) une suspension de 38,5 g de boehmite et de 8,5 mL d'acide nitrique (5 M) puis 535 mL d'eau déminéralisée. Ce mélange est introduit sous agitation et de manière progressive dans un pied de cuve contenant 25 g d'ammoniaque et 200 mL d'eau déminéralisée. Le pH final de la suspension est de 9,2. Le milieu est ensuite chauffé pendant 1 h à 95 °C puis est refroidi avant d'être filtré pour récupérer la phase solide qui est alors lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte. Le solide est ensuite redispersé dans un mélange de 13g de nitrate de baryum et 160 mL d'eau déminéralisée. On complète ensuite avec de l'eau déminéralisée pour obtenir un volume total de 500 mL pour la suspension. La suspension est alors atomisée sur un appareil de type Bϋchi 190 mini

Spray Drier, température d'entrée = 225 °C, température de sortie = 1 10 ⁰ C.

La poudre obtenue est calcinée sous air à 600 °C pendant 2h.

On indique ci-dessous les surfaces obtenues après calcinations ultérieures à différentes températures. 2h 600°C = 136 m ² /g

6h 800°C = 105 m ² /g

2h 900°C = 92 m ² /g

2h 1000°C = 76 m ² /g

EXEMPLE 9

Cet exemple concerne une composition à base d'oxyde mixte de cérium, de lanthane et de praséodyme à 25% massique d'oxydes sur un support en alumine stabilisée par du lanthane dans les proportions massiques globales exprimées en oxyde de 19/ 18/ 3/ 60% respectivement pour CeO ₂ / La ₂ O ₃ /

Pr ₆ On/ AI ₂ O ₃ .

1 ) Préparation d'une dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeO?-La?O ₃ - PTeO ₁₁

On procède au préalable à la préparation d'une dispersion colloïdale de particules d'un oxyde mixte de CeO ₂ -La ₂ O ₃ -Pr ₆ On.

Dans un bêcher contenant 147 mL d'eau déminéralisée, on introduit sous agitation 426 g de solution de nitrate de cérium, 48 g de solution de nitrate de lanthane et 38 g de solution de nitrate de praséodyme. La solution ainsi obtenue est progressivement introduite sous agitation dans un pied de cuve contenant 167g d'ammoniaque et 314 g d'eau déminéralisée. On sépare la phase solide du surnageant par filtration. La phase solide est lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte. On redisperse la phase solide dans un mélange de 45 g d'acide nitrique 68%vol et 300 g d'eau déminéralisée. On complète alors la solution obtenue avec de l'eau déminéralisée pour atteindre un volume total de 1 L. La concentration de la solution est alors de 102 g/L d'oxydes et le pH de 1 ,0. On chauffe cette dispersion à 80°C pendant 1 h et on obtient une dispersion colloïdale.

2) Dépôt de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeOp-LaPQ ₃ -Pr ₆ Qi ₁ sur le support d'alumine stabilisée par le lanthane On ajoute à 137 g de la dispersion colloïdale d'oxyde mixte CeO ₂ -La ₂ O ₃ -

Pr ₆ On préparée en 1 ) une suspension de 38,5 g de boehmite et de 1 ,7 mL d'acide nitrique (15,2 M). On complète avec de l'eau déminéralisée pour obtenir un volume total de 650 mL. Le pH du milieu est 2,1. 28 g de solution de nitrate de lanthane sont ensuite introduite sous agitation et progressivement. Le mélange résultant est introduit sous agitation et de manière progressive dans un pied de cuve contenant 23 g d'ammoniaque et 200 mL d'eau déminéralisée. Le pH final de la suspension est de 9,2. Le milieu est ensuite chauffé pendant 1 h à 96°C puis est refroidi à 50°C avant d'être filtré pour récupérer la phase solide qui est alors lavée à l'eau déminéralisée sur un fritte et redispersée dans 170 mL d'eau déminéralisée pour obtenir une concentration de 100 g/L en oxydes.

La suspension est alors atomisée sur un appareil de type Bϋchi 190 mini Spray Drier, température d'entrée = 240 °C, température de sortie = 1 15°C.

La poudre obtenue est calcinée sous air à 800 °C pendant 6h. On indique ci-dessous les surfaces obtenues après calcinations ultérieures à différentes températures. 6h 800°C = 102 m ² /g 2h 900°C = 83 m ² /g 2h 1000°C = 61 m ² /g

EXEMPLE 10

Dans cet exemple, on donne les valeurs de réductibilité des compositions décrites dans les exemples 5 à 9.

La réductibilité des compositions est mesurée par réduction programmée en température de la manière suivante. On utilise un appareil Micromeritics Autochem 2920 avec un réacteur en quartz et un échantillon de 200 mg qui a été préalablement calciné 6 heures à 800 °C sous air. Le gaz est l'hydrogène à 10% en volume dans l'argon et avec un débit de 25ml/min. La montée en température se fait de l'ambiante à 900 °C à raison de 20°C/min. La détection du signal se fait avec un détecteur de conductivité thermique. La température est mesurée au niveau de l'échantillon à l'aide d'un thermocouple.

La réductibilité du cérium est calculée à partir de la consommation d'hydrogène, étant entendu qu'1/2 mole d'H ₂ consommée et mesurée par la méthode décrite plus haut correspond à 1 mole de Ce IV réduit. La consommation d'hydrogène est calculée à partir de la surface manquante du signal d'hydrogène à la ligne de base à 30 °C à la ligne de base à 900 °C lorsqu'on mesure la réductibilité entre 30 °C et 900 °C.

Les valeurs de réductibilité sont rassemblées dans le tableau 3.

Tableau 3

EXEMPLE 11

Mesure de performance catalytique en capacité de stockage des NOx en milieu oxydant.

Cet exemple illustre l'efficacité de ces matériaux utilisés comme support de métal précieux vis-à-vis de leur capacité de stocker des oxydes d'azote

NOx pour des compositions catalytiques à 1 % poids de platine préparées à partir des compositions des exemples précédents et de la manière qui suit. 5 g de composé selon l'un des exemples ci-dessus sont introduits dans un bêcher puis recouverts d'eau (50 ml) avant l'addition d'une solution de sel hydroxyde tétraamine de platine (3,125 ml à 16 g/l). Après évaporation à l'évaporateur rotatif, la composition catalytique ainsi obtenue est séchée 2h à l'étuve à 120°C, puis calcinée à 500 °C sous air pendant 2h et vieillie à 700 °C sous un mélange 90% air-10% H ₂ O pendant 4 heures.

La mesure de la capacité de stockage des NOx est réalisée dans les conditions suivantes :

La composition catalytique telle que préparée ci-dessus est introduite dans un réacteur puis prétraitée à 300 °C pendant 12 heures sous flux gazeux de composition suivante :

9% O ₂ + 10% H ₂ O + 2%SO ₂ + 79% N ₂ (correspondant à 1000ppm SO ₂ ).

Le réacteur est isolé puis refroidit à température ambiante sous flux de N ₂ . Cette composition catalytique ainsi sulfatée est introduite dans un nouveau réacteur et chauffée de la température de 150°C à la température de 600 °C sous flux gazeux réducteur de composition suivante :

4,9% O ₂ + 10% CO + 5% CO ₂ + 10% HC (2500pm de C ₃ H ₆ + 2500pm de C ₃ H ₈ dans N ₂ ) + 5% H ₂ O + 65.1 % N ₂ .

La composition catalytique telle que préparée ci-dessus est ensuite maintenue sous ce flux réducteur pendant 20 minutes à la température de 600°C. Ce traitement a pour but de simuler un cycle de sulfatation - désulfatation.

Par la suite, le réacteur est isolé puis refroidit en statique à la température ambiante. Le flux réactionnel, de composition : 10% O ₂ + 5% H ₂ O + 10% CO2 + 300ppm NO dans de l'azote, analysée en continu par un spectromètre infra-rouge à transformée de Fourrier (FT-IR) MAGNA

560 Nicolet, est introduit dans le réacteur catalytique préalablement placé à la température de réaction souhaitée, après stabilisation du flux suivi par l'analyse (NO + NO ₂ ). Les concentrations respectives en NO et NO ₂ en sortie du réacteur sont déterminées en continu par le spectromètre FTIR.

L'intégration des concentrations en NO et NO ₂ pendant la minute qui a suivi l'arrivée du flux réactionnel sur la composition catalytique permet de calculer la quantité de NOx piégés. Les résultats sont exprimés par la quantité

en masse de NOx piégés (%) à 1 minute, par rapport à la quantité totale de NOx alimentée pendant cette minute.

Les mesures sont ensuite réalisées sur d'autres échantillons de compositions catalytiques aux températures souhaitées.

Les quantités de NOx piégés aux températures de 200 ⁰ C, 300 ⁰ C, 350 °C et 400 °C sont reportées dans le tableau 4. Les compositions catalytiques des essais 1 , 2 et 3 de ce tableau correspondent respectivement aux produits obtenus après imprégnation par le platine, selon le procédé décrit précédemment de la composition de l'exemple 5 (essai 1 ), 7 (essai 2) et 9 (essai 3).

Tableau 4

On voit à partir des résultats du tableau 4 que les compositions de l'invention présentent une efficacité en stockage des NOx importante dans la zone de température comprise entre 200 °C et 400 °C. Elles sont tout particulièrement efficaces dans la zone des basses températures, à 300 °C ou en dessous, notamment à des températures aussi basses que 200 °C. Les compositions catalytiques de l'invention sont donc particulièrement efficaces sur toute la gamme de températures et notamment aux basses températures, de 200 °C à 300 °C, et plus encore à 200 °C et 250 °C.