افزايش فعاليت، گزينش پذيري و پايداري نانو كاتاليست كبالت بر پايه نانولوله-كربني در سنتز فيشر-تروپش با استفاده از عامل دار كردن پايه با ازن و هيدروژن -پراكسيد

Enhancement of CNTs Supported Cobalt Nanocatalyst Activity, Selectivity and Stability in Fischer-Tropsch Synthesis by Functionalization of Support with Ozone and Hydrogen Peroxide

در این پژوهش اثر عامل‌داركردن پایه نانو لوله كربنی بر روی اندازه ذرات فلز فعال، پراكندگی، فعالیت و گزینش‌پذیری محصولات كاتالیزور Co/CNTs در سنتز فیشر- تروپش مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از ازن در حضور معرف اكسید كننده (H2O2)  نانولوله‌های كربنی عامل‌دار شدند. كبالت 15% وزنی به روش تلقیح بر روی نانولوله‌های كربنی عامل‌دار شده و نانولوله‌‌های معمولی نشانده شد. نمونه‌های كاتالیزور به روش‌های مختلف، ویژگی سنجی شده و در میكرو راكتور بستر ثابت تست گردید. فعالیت كاتالیزور معمولا وابسته به سایز ذرات فلز فعال است. به‌طوری كه كاتالیزور با ذرات ریزتر فعالیت بالاتری دارد كه به‌دلیل آن افزایش تعداد اتم‌های ذرات فاز فعال و قابل دسترس برای واكنش‌گرها بر روی سطح است. در تحقیق حاضر عامل‌دار كردن پایه اندازه ذرات كاتالیزور را به nm 8/8 كاهش و درصد تبدیل منوكسید كربن را نسبت به پایه معمولی 16% افزایش داد. به‌علاوه فعالیت كاتالیزور در طول سنتز پیوسته به مدت 20 روز به میزان 46% كاهش یافت. در نهایت درصد تولید محصولات سنتز به مقدار اندكی به سمت هیدروكربن‌های سبك سوق داده شد.  

Functionalization of carbon nanotubes (CNTs) was applied, during preparation of Fischer–Tropsch synthesis (FTS) cobalt nanocatalysts, to modify the surface properties of CNTs supports. Carbon nanotubes functionalization effects on the particle size, dispersion, activity and selectivity of Co/CNTs nanocatalyst in FTS werw investigated. CNTs were functionalized with ozone and hydrogen peroxide. 15 wt.% Cobalt was impregnated on the functionalized and un-functionalized supports. Catalyst samples were characterized by different methods and assessed in a fixed bed micro reactor. Optimal catalyst activity is usually dependent on the size of the active metal phase, so the catalyst metal particles on the support with finer particles showed higher activity due to higher distribution, than the catalyst with larger size and poor dispersion. This phenomenon is the consequence of the existence of more metal particles which are more accessible to the reactants. In this work, the presence of functional groups decreased the active metal particle size to 8.8 nm. Furthermore, functionalization increased the percentage conversion of carbon monoxide by a factor of 1.16%. In addition, rate of catalyst deactivation decreased by 46% during 20 days continues synthesis. Finally, synthesis products showed a slight shift to lighter hydrocarbons.