Un criblage DFT systématique de zéolithes cationiques de type faujasite pour l'adsorption de NO, NO2 et H2O

La réduction des rejets de gaz d'échappement des moteurs diesel dans les environnements confinés nécessite des adsorbants efficaces pour la capture sélective de NO et NO2 en présence d’humidité. Pour cela, des calculs périodiques de théorie fonctionnelle de la densité (DFT) en combinaison avec des corrections de dispersion ont été effectués pour un criblage systématique de zéolites faujasites échangées par des cations monovalents et divalents. L’objectif de ce travail a été étudier (1) l'effet du rapport Si/Al, (2) l’emplacement des sites d'adsorption et (3) des cations avec différents nombres de coordination. Les métaux alcalins et alcalino-terreux Li(I), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I) et Ca(II), Ba(II), ainsi que les métaux de transition monovalents et divalents Cu(I), Ag(I), et Zn(II), Pt(II), Pd(II), Cu(II), Fe(II), Co(II), Ni(II) ont été testés pour évaluer leur capacité à capturer le NO et le NO2 sans activation de liaison supplémentaire pour éviter toute réaction chimique. Plusieurs candidats avec différentes configurations électroniques ont été sélectionnés. Le meilleur comportement a été observé avec Cu(I) et Fe(II) dans la zéolite Y (Si/Al = 2.43), montrant une haute sélectivité et des énergies d'interaction beaucoup plus faibles qu'avec la zéolite X, préservant ainsi la régénérabilité du matériau. Les distorsions de la longueur des liaisons atomiques des gaz adsorbés ont été déterminées pour les matériaux les plus prometteurs afin d'évaluer la tendance des gaz adsorbés à réagir davantage.