Különböző fémekkel módosított vegyes vas-oxid katalizátorok szintézise és karakterizálása CO2 redukcióhoz

Synthesis and characterization of mixed Fe3O4 catalysts modified with various metals for CO2 reduction

Abstract

In this study, we characterized mixed iron oxide catalysts impregnated with various metals (K, Mg, Mn, Na, Zn) and examined their catalytic performance. The samples were characterized using XRD, TEM, H₂-TPR, and CO₂-TPD technologies. The reaction was carried out in a high-pressure (30 bar) tubular reactor. Gas chromatography was used to analyze the products of the catalytic reactions. The K-Fe₃O₄ sample gave the highest CO₂ conversion value (40.03%) and the highest C₅₊ hydrocarbon selectivity (36.61%), while the Zn-Fe₃O₄ sample had the lowest CO selectivity (2.01%). In situ DRIFTS measurements revealed that the reaction pathways for all five catalysts were identical. „Quasi” in situ XPS was utilized to gain insight regarding the oxidation states of the surface metals. The samples were measured in a pretreated state and after reaction.

Kivonat

Ebben a tanulmányban különböző fémekkel (K, Mg, Mn, Na, Zn) impregnált vegyes vas-oxid katalizátorok karakterizálásával és katalitikus teljesítményének vizsgálatával foglalkoztunk. A mintákat XRD, TEM, H₂-TPR, CO₂-TPD technológiákkal karakterizáltuk. A reakciót nagy nyomású (30 bar) csőreaktorban hajtottuk végre. A katalitikus reakciók termékeinek vizsgálatához gázkromatográfiát alkalmaztunk. A K-Fe₃O₄ minta adta a legmagasabb CO₂ konverziós értéket (40,03%) és legnagyobb C₅₊ szén-hidrogén szelektivitást is (36,61%), amíg a legalacsonyabb CO szelektivitással a Zn-Fe₃O₄ minta rendelkezett (2,01%). In situ DRIFTS mérés alapján mind az öt katalizátor esetén ugyanazon az útvonalon keresztül megy végbe a reakció. „Kvázi” in situ XPS segítségével a felületi fémek oxidációs állapotát vizsgáltuk. A mintákat előkezelés után és a reakció lejátszódását követően vizsgáltuk.