بهبود پایداری، فعالیت و گزینش‌پذیری از طریق ایجاد گروه‌های عاملی در نانوکاتالیست کبالت بر پایه نانو لوله کربنی در فرآیند فیشرتروپش

در این مقاله اثر ایجاد گروه‎های عاملی بر روی سطح پایه نانو لوله کربنی به عنوان پارامتر موثر در توزیع بهتر فاز فعال در کاتالیست‎های کبالت، مورد بررسی قرار گرفته است. کاتالیست‌های مورد نظر روی پایه نانو لوله کربنی معمولی و عامل‌دار شده با بارگذاری 10% وزنی کبالت ساخته شد. کاربرد این کاتالیست‌ها در سنتز فیشر تروپش نشان داده که تزریق هم‌زمان هیدروژن و مونوکسیدکربن به نسبت 2 به 1 باعث بهبود فعالیت، گزینش‌پذیری و پایداری کاتالیست می‌شود. کاتالیست با روش‌های مختلف آنالیز شده که این روش‌ها شامل آنالیز xrdا، tem، جذب شیمیایی هیدروژن، tpr، آزمایشات سنجش فعالیت، گزینش‌پذیری و پایداری کاتالیست می‌باشد. منحنی tpr نشان می‌دهد که کاتالیست کبالت روی نانو لوله کربنی عامل‌دار شده نسبت به کاتالیست کبالت روی نانو لوله کربنی معمولی، دارای ذرات کنترل شده‎تر فاز فعال بوده و این ذرات دماهای پیک احیاء را به سمت دماهای پایین‌تر انتقال می‎دهند که نشانه توزیع بهتر کبالت و احیاء‌پذیری بهتر ذرات فاز فعال در این نوع کاتالیست‌ها می‌باشد. همچنین این توزیع بهتر و یکنواخت فاز فعال، باعث بهتر شدن عملکرد این کاتالیست در فرآیند فیشر تروپش می‌گردد. در یک مقایسه انجام شده، میزان تولید محصولات سنتز فیشر تروپش از 35/0 به (hyd./gcat./min .g) 43/0، میزان درصد تبدیل مونوکسید کربن از 8/52 به 5/62%، میزان گزینش‌پذیری c5+ از 85 به90% افزایش یافت و همچنین میزان گزینش‌پذیری ch4 از 11 به 5% کاهش یافته است: همچنین پایداری کاتالیست به میزان قابل ملاحظه‌ای در طول 120 ساعت واکنش نسبت به کاتالیست کبالت بر پایه نانو لوله کربنی معمولی افزایش یافته است.

Improving FischerTropsch Synthesis Stability, Activity, and Selectivity Using Functionalized CNTsupported Cobalt Catalyst

The influence of functionalizing carbon nanotube (CNT) of CNTsupported nanocatalyst in FischerTropsch synthesis (FTS) has been investigated. The catalysts were synthesized by the wet impregnation of 10 wt.% of cobalt loading over CNT and functionalized CNT. The catalysts were characterized by using BET, XRD, H2 chemisorption, TPR, and TEM. According to the TEM analysis, smaller cobalt particles (38 nm) synthesized on functionalized CNT had very narrow particle size distributions and were mostly confined inside the CNT. The deposition of cobalt nanoparticles synthesized on functionalized CNT shifted the reduction peaks to a lower temperature, indicating higher reducibility of uniform cobalt particles. Using the proposed functionalized CNTsupported cobalt catalyst increased the FTS rate (g HC/gcat./hr), Co conversion (%), and C5+ selectivity (%) from 0.35 to 0.43, 52.8 to 62, and 85 to 90 respectively; however, CH4 selectivity (%) decreased from 11 to 5 compared to that of the catalyst prepared on conventional CNT. This new catalyst preparation method may offer an attractive alternative approach to nanoparticle synthesis with uniform and various size distributions.