بررسی رابطه ساختار- عملکرد کاتالیست NiO-La2O3/DMSN در فرآیند متان‌سازی CO2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشگاه صنعت نفت

3 دانشگاه رازی کرمانشاه

10.22034/ijche.2023.386026.1291

چکیده

ککاتالیست جدید و بسیار فعال NiO-La2O3/DMSN با استفاده از دو روش تشکیل کمپلکس با سیترات (C) و تلقیح تر (I) آماده و عملکرد آن‌ در فرآیند متان‌سازی کربن‌دی‌اکسید مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. آنالیزهای XRD،N2 adsorption -desorption ، FESEM، EDX و Elemental-mapping جهت بررسی خواص فیزیکی- شیمیایی ترکیبات سنتز شده به کار گرفته شد. نتایج آنالیز XRD نشان داد که اندازه کریستال‌های بدست آمده با روش (C) کم‌تر از نصف اندازه بدست آمده در روش (I) می‌باشد. همچنین، عملکرد کاتالیست NiO-La2O3/DMSN(C) در محدوده دمایی مورد بررسی به طور چشم‌گیری بهتر از کاتالیست NiO-La2O3/DMSN(I) بوده و در دمای C° 400 به حداکثر میزان تبدیل CO2 با مقدار 6/78% و گزینش‌پذیری 35/96% رسید. روش (C) با تقویت برهم‌کنش بین +3La و +2Ni، سبب ایجاد پراکندگی بالای نانو ذرات با اندازه بسیار کوچک عمدتا در درون حفرات پایه شده و در نتیجه بهبود تبدیل CO2 و گزینش‌پذیری CH4 می‌گردد. بعلاوه، بارگذاری NiO-La2O3 بر روی DMSN با روش (C) نسبت به پایه‌هایی به کار رفته در سایر مقالات (نظیر MCF و CeO2) در شرایط مشابه عملیاتی، سبب عملکرد بالاتر شده است. این نتایج حاکی از اثر قابل‌توجه ساختار منحصر به فرد DMSN و همچنین روش سنتز بر روی بهبود عملکرد کاتالیست می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Revealing the Structure-Activity Dependency of NiO-La2O3/DMSN for CO2 Methanation

نویسندگان [English]

  • Azin Shokrollahi 1
  • touba hamoule 2
  • Shahram Sharifnia 3
1 Ph.D. Student of Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Basic Science, Faculty of Petroleum, Petroleum University of Technology ,
3 Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

A novel and highly efficient NiO-La2O3/DMSN catalyst was synthesized through two distinct methods including citrate complex (C) and wet impregnation (I) techniques. The catalytic activity of both methods was evaluated for the carbon dioxide methanation process. The physicochemical properties of the synthesized compounds were analyzed in detail by XRD, N2 adsorption-desorption, FESEM, EDX, and Elemental-mapping analyses. XRD analysis revealed that method (C) produced crystal oxides with a size less than half of that produced by method (I). The performance of the NiO-La2O3/DMSN(C) was markedly superior to that of NiO-La2O3/DMSN(I) across the entire investigated temperature range. Notably, maximum catalytic performance of NiO-La2O3/DMSN(C) was achieved with a CO2 conversion of 78.6% and CH4 selectivity of 96.35% at 400 °C. Method (C) led to the formation of highly dispersed nanoparticles with smaller crystalline size, predominantly in the support pores, by strengthening the interaction between La3+ and Ni2+. This considerably improved CO2 conversion and CH4 selectivity of the catalyst. Moreover, the loading of NiO-La2O3 on DMSN by method (C) resulted in an outstanding performance in comparison to the supports utilized in other studies (like MCF and CeO2) in similar operational conditions. These outcomes highlight the unique structural advantages of DMSN and substantial impact of the synthesis method on the catalyst structure and the subsequent performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Perovskite
  • Citrate complex method
  • CO2 methanation
  • Dendritic mesoporous nano silica