Perovskite and perovskite-like oxid

Perovskite and perovskite-like oxides have been extensively
developed as catalyst precursors for many reactions, such as NH3
oxidation, reforming of methane, and production of CNTs from CVD
reaction [17–20]. The main advantage of using either perovskite or
perovskite-like oxide as catalyst precursor is the formation of very
small and uniformed particle size catalyst which can provide an
excellent catalytic performance. In the case of LaNiO3 perovskite,
the reducible element (Ni3+) in the perovskite structure can easily
be reduced to metallic Ni0 dispersed on La2O3 under appropriate
H2 reduction condition.
In this work, LaNiO3 perovskite was used as a catalyst precursor
for co-production of CNTs and COx-free H2 from the rapid
decomposition of methane. The ability of LaNiO3 perovskite was
investigated to perform at high reaction temperature (up to 800 ◦C)
in order to achieve the higher CH4 conversion with a much longer
period of catalytic life, as well as its ability to form CNTs during
the reaction at such high reaction temperatures. Moreover, the
effect of H2 presence in the feed stream on the catalytic performance
of LaNiO3 perovskite as well as the ordered structure of
obtained CNTs was also investigated.
2. Experimental
2.1. Catalyst preparation
LaNiO3 perovskite catalysts were prepared from the citrate
sol–gel method. La(NO3)3·6H2O (Sigma–Aldrich) and
Ni(NO3)3·6H2O (Stem Chemicals) as the metal precursors were
weighted in the appropriated amount and dissolved in the distilled
water. Citric acid (Sigma–Aldrich) as a chelating agent was then
added to the aqueous solution of metal nitrates at 1:1 molar ratio
of total cations (La3+ and Ni3+) to citric acid. The resulting solution
was continually stirred at 55 ◦C for 6 h until the greenish gel was
obtained. This gel was then dried at 100 ◦C for 24 h. The obtained
solid precursor was milled and finally decomposed in air at 400 ◦C
for 1 h using a heating rate of 2 ◦C/min and subsequently calcined
in air at 850 ◦C for 6 h using a heating rate of 2 ◦C/min.
NiO/La2O3 as a reference supported catalysts, containing the
same Ni amount as LaNiO3 perovskite catalysts (i.e. 24 wt%), were
prepared by the wet impregnation method. Ni(NO3)3·6H2O was
weighted and dissolved in the distilled water. After the complete
dissolution, the appropriate amount of La2O3 (Sigma–Aldrich) was
added under continuous stirring. The resulting solution was then
heated up to 70 ◦C to evaporate water. The residue was dried at
100 ◦C for 24 h and subsequently, calcined in air at 850 ◦C for 6 h by
heating rate of 2 ◦C/min.
2.2. Catalytic activity testing
The catalytic decomposition of methane (CDM) was performed
in afixed-bed plugflow reactor.All catalysts were placed in the constant
temperature zone of a horizontal quartz tube reactor (inner
diameter of 4 mm, outer diameter of 6 mm, and length 60 cm).
Before the reaction was performed, the catalyst precursor was
reduced under a hydrogen atmosphere (flow rate of 20 ml/min) at
600 ◦C for 1 h. After the reduction, the catalytic decomposition of
methane was conducted at three different reaction temperatures,
i.e., 600 ◦C, 700 ◦C, and 800 ◦C, in the undiluted methane (99.5%
purity) at a flow rate of 20 ml/min. The composition of the gaseous
productfromthe reactor was continually analyzed by the online gas
chromatography (GC, HP6890) using a packed column (CarboxenTM
1000, 60/80 mesh sizes and 0.5 g/ft packing density) and a thermal
conductivity detector (TCD). The carbon solid was also collected
and characterized after the reaction.
2.3. Characterizations
Structure of catalysts was characterized by powder X-ray
diffraction using SHIMADZU XRD-600 diffractometer with Cu K
radiation ( = 0.154 nm), operated at 40 kV and 30 mA. The data was
collected at 0.02◦ with a counting time of 5 s per step, in the 2 range
of 20–80◦.
Reduction behavior of the fresh catalysts was studied
by H2-Temperature Programmed Reduction (H2-TPR) using a
ChemBETTM3000. A 50 mg of catalyst was placed in the U-shaped
quartz tube. The sample was first degassed at 150 ◦C for 3 h with
the helium flow rate of 50 ml/min and then cooled down to room
temperature under the flow of helium. Reduction profiles were
recorded using 5 vol% hydrogen in nitrogen, with heating rate of
10 ◦C/min, from room temperature to 800 ◦C. Hydrogen consumption
was obtained from the integrated peak area of the reduction
profiles relative to the calibration curve.

Kết quả (Việt) 1:

Perovskit và Perovskit như ôxit đã rộng rãiphát triển như là tiền thân của chất xúc tác cho phản ứng rất nhiều, chẳng hạn như NH3quá trình oxy hóa, cải cách của metan và sản xuất của CNTs từ CVDphản ứng [17-20]. Các lợi thế chính của việc sử dụng một trong hai Perovskit hoặcPerovskit như oxit như là tiền thân của chất xúc tác là sự hình thành của rấtchất xúc tác kích thước hạt nhỏ và mặc đồng phục mà có thể cung cấp mộtchất xúc tác hiệu suất tuyệt vời. Trong trường hợp của LaNiO3 Perovskit,Các yếu tố reducible (Ni3 +) trong cấu trúc perovskite có thể dễ dàngđược giảm đến Ni0 kim loại tan trong La2O3 theo thích hợpCác điều kiện giảm H2.Trong tác phẩm này, LaNiO3 Perovskit được sử dụng như một tiền thân của chất xúc tácđồng sản xuất CNTs và H2 COx-miễn phí từ nhanh chóngphân hủy của mêtan. Khả năng của LaNiO3 Perovskitnghiên cứu thực hiện ở nhiệt độ cao phản ứng (lên đến 800 ◦C)để đạt được sự chuyển đổi CH4 cao hơn với một lâugiai đoạn xúc cuộc sống, cũng như khả năng mẫu CNTs trongphản ứng ở nhiệt độ cao phản ứng như vậy. Hơn nữa, cácảnh hưởng của sự hiện diện của H2 trong dòng suối nguồn cấp dữ liệu hiệu suất xúc táccủa LaNiO3 Perovskit và cấu trúc lệnh củathu được CNTs cũng được điều tra.2. thử nghiệm2.1. chất xúc tác chuẩn bịChất xúc tác Perovskit LaNiO3 đã được chuẩn bị từ citratphương pháp Sol-gel. La (NO3) 3·6H2O (Sigma-Aldrich) vàNi (NO3) 3·6H2O (gốc hóa chất) như tiền kim loạitrọng trong số tiền appropriated và hòa tan trong các chưng cấtnước. Axít citric (Sigma-Aldrich) như là một đại lý chelating rồiThêm vào dung dịch nitrat kim loại tại tỉ lệ mol 1:1trong tổng số cation (La3 + và Ni3 +) với axít citric. Giải pháp kết quảliên tục khuấy lúc 55 ◦C cho 6 h cho đến khi gel màu xanh lụcthu được. Gel này sau đó được sấy khô ở 100 ◦C cho 24 h. Những thu đượctiền thân của rắn đã được xay và cuối cùng bị phân hủy trong không khí ở 400 ◦Ccho 1 h bằng cách sử dụng một hệ thống sưởi tỷ lệ của 2 ◦C/phút và sau đó calcinedtrong không khí ở 850 ◦C cho 6 h bằng cách sử dụng một tỷ lệ hệ thống sưởi 2 ◦C/phút.NiO/La2O3 như một tham chiếu hỗ trợ chất xúc tác, có chứa cácsố tiền Ni tương tự như là chất xúc tác Perovskit LaNiO3 (tức là 24 wt %), đãchuẩn bị bằng phương pháp ngâm, tẩm ướt. Ni (NO3) 3·6H2O làtrọng và hòa tan trong nước cất. Sau khi hoàn thànhgiải tán, số tiền thích hợp của La2O3 (Sigma-Aldrich) làThêm dưới khuấy liên tục. Giải pháp kết quả là sau đólàm nóng lên đến 70 ◦C để bốc hơi nước. Dư được sấy khô tại100 ◦C cho 24 h và sau đó, calcined trong không khí ở 850 ◦C cho 6 hnóng tỷ lệ của 2 ◦C/phút.2.2. tác dụng xúc tác hoạt động thử nghiệmPhân hủy chất xúc tác của mêtan (CDM) được thực hiệntrong afixed-giường plugflow lò phản ứng. Tất cả các chất xúc tác được đặt trong các liên tụcnhiệt độ khu vực của một lò phản ứng ống ngang thạch anh (bên trongđường kính 4 mm, đường kính ngoài là 6 mm, và chiều dài 60 cm).Trước khi phản ứng đã được thực hiện, tiền thân của chất xúc tác làgiảm dưới một bầu không khí hydro (tốc độ dòng chảy của 20 ml/phút) tại600 ◦C cho 1 h. Sau khi giảm, phân hủy chất xúc tác củamêtan đã được tiến hành tại ba phản ứng khác nhau nhiệt độ,Ví dụ, 600 ◦C, 700 ◦C và 800 ◦C, ở không pha loãng mêtan (99,5%độ tinh khiết) tại một tỷ lệ lưu lượng 20 ml/phút. Các thành phần của các khílò phản ứng productfromthe liên tục phân tích khí trực tuyếnsắc ký (GC, HP6890) bằng cách sử dụng một cột bữa (CarboxenTM1000, 60/80 lưới cách 0.5 g/ft bao bì mật độ và kích thước) và một nhiệtMáy dò độ dẫn điện (TCD). Cacbon rắn cũng được thu thậpvà đặc trưng sau phản ứng.2.3. characterizationsCấu trúc của chất xúc tác được đặc trưng bởi bột X-raynhiễu xạ sử dụng SHIMADZU XRD-600 diffractometer với củ Kbức xạ (= 0.154 nm), hoạt động tại 40 kV và 30 mA. Dữ liệuthu thập tại 0.02◦ với một thời gian đếm 5 s trên một bước, trong phạm vi 2số 20-80◦.Giảm các hành vi của những chất xúc tác tươi được nghiên cứubằng cách sử dụng nhiệt độ H2 lập trình giảm (H2-TPR) mộtChemBETTM3000. 50 mg chất xúc tác được đặt trong hình chữ Uthạch anh ống. Mẫu đầu tiên được degassed tại 150 ◦C cho 3 h vớinguyên tử heli dòng lệ 50 ml/phút và sau đó làm lạnh phòngnhiệt độ theo dòng chảy của heli. Giảm các cấu hìnhghi lại bằng cách sử dụng 5 vol % hydro trong nitơ, với tốc độ của hệ thống sưởi10 ◦C/min, từ nhiệt độ phòng đến 800 ◦C. Hydro tiêu thụnhận được từ khu vực tích hợp đỉnh cao về giảmcấu hình tương đối so với đường cong hiệu chuẩn.

Kết quả (Việt) 2:

Perovskite và oxit perovskite giống như đã được rộng rãi
phát triển như là tiền thân của chất xúc tác cho nhiều phản ứng, chẳng hạn như NH3
quá trình oxy hóa, cải cách của metan, và sản xuất của CNTs từ CVD
phản ứng [17-20]. Ưu điểm chính của việc sử dụng một trong hai perovskite hoặc
perovskite như oxit là chất xúc tác tiền thân là sự hình thành rất
nhỏ và mặc đồng phục chất xúc tác kích thước hạt có thể cung cấp một
hiệu suất xúc tác tuyệt vời. Trong trường hợp của perovskite LaNiO3,
các yếu tố khử (Ni3 +) trong cấu trúc perovskite dễ dàng có thể
được giảm xuống bằng kim loại Ni0 phân tán trên La2O3 dưới phù hợp
điều kiện giảm H2.
Trong tác phẩm này, LaNiO3 perovskite đã được sử dụng như là một tiền thân của chất xúc tác
cho đồng sản xuất của CNT và COx miễn H2 từ nhanh chóng
phân hủy của mêtan. Khả năng của LaNiO3 perovskite được
điều tra để thực hiện ở nhiệt độ phản ứng cao (lên đến 800 ◦C)
để đạt được các chuyển đổi CH4 cao hơn với một còn nhiều
thời gian của cuộc đời xúc tác, cũng như khả năng của nó để tạo CNTs trong
phản ứng tại đó nhiệt độ phản ứng cao. Hơn nữa,
hiệu quả của H2 hiện diện trong dòng thức ăn trên hiệu suất xúc tác
của perovskite LaNiO3 cũng như các cấu trúc lệnh của
CNTs thu được cũng bị điều tra.
2. Thực nghiệm
2.1. Catalyst chuẩn bị
LaNiO3 chất xúc tác perovskit đã được chuẩn bị từ citrate
phương pháp sol-gel. La (NO3) 3 · 6H2O (Sigma-Aldrich) và
Ni (NO3) 3 · 6H2O (Stem Hóa chất) là tiền chất kim loại được
trọng trong số tiền chiếm đoạt và hòa tan trong chưng cất
nước. Axit citric (Sigma-Aldrich) như là một tác nhân tạo phức sau đó đã được
thêm vào dung dịch nước của các nitrat kim loại 1: 1 tỉ lệ mol
của tổng cation (La3 + và Ni3 +) acid citric. Dung dịch thu
được liên tục khuấy tại 55 ◦C 6 giờ cho đến khi gel xanh đã
thu được. Gel này sau đó được sấy khô ở 100 ◦C trong 24 h. Việc thu được
tiền thân rắn đã được xay và cuối cùng đã bị phân hủy trong không khí ở 400 ◦C
trong 1 giờ sử dụng một tốc độ làm nóng 2 ◦C / phút và sau đó nung
trong không khí ở 850 ◦C 6 giờ sử dụng một tốc độ làm nóng 2 ◦C / phút .
NiO / La2O3 như một tài liệu tham khảo hỗ trợ chất xúc tác, chứa
lượng Ni giống như chất xúc tác perovskit LaNiO3 (tức là 24% trọng lượng), đã được
chuẩn bị theo phương pháp ngâm tẩm ướt. Ni (NO3) 3 · 6H2O được
trọng và hòa tan trong nước cất. Sau khi hoàn thành
giải thể, số tiền thích hợp của La2O3 (Sigma-Aldrich) đã được
thêm vào dưới khuấy liên tục. Dung dịch thu được sau đó được
nung nóng lên đến 70 ◦C để làm bay hơi nước. Phần dư được sấy khô ở
100 ◦C trong 24 giờ và sau đó, nung trong không khí ở 850 ◦C 6 h bởi
tỷ lệ 2 ◦C / phút. Nóng
2.2. Hoạt động xúc tác thử nghiệm
Sự phân hủy xúc tác của mêtan (CDM) được thực hiện
trong afixed giường plugflow chất xúc tác reactor.All được đặt trong các hằng số
vùng nhiệt độ của một lò phản ứng ống thạch anh ngang (bên trong
có đường kính 4 mm, đường kính ngoài của 6 mm, và chiều dài 60 cm).
Trước phản ứng được thực hiện, tiền chất xúc tác đã được
giảm xuống dưới một bầu không khí hydro (tốc độ 20 ml / phút chảy) tại
600 ◦C cho 1 h. Sau khi giảm, sự phân hủy xúc tác của
metan được tiến hành tại ba nhiệt độ khác nhau phản ứng,
tức là, 600 ◦C, 700 ◦C, và 800 ◦C, trong metan không pha loãng (99,5%
tinh khiết) với tốc độ dòng chảy của 20 ml / phút . Thành phần của khí
lò phản ứng productfromthe đã liên tục phân tích bằng khí trực tuyến
sắc ký (GC, HP6890) sử dụng một cột đóng gói (CarboxenTM
1000, 60/80 kích thước mắt lưới và 0,5 g / ft mật độ đóng gói) và nhiệt
dò dẫn (TCD). Các carbon rắn cũng được thu thập
và đặc trưng sau khi phản ứng.
2.3. Tả những đặc điểm
cấu trúc của các chất xúc tác đã được đặc trưng bởi bột X-ray
nhiễu xạ bằng SHIMADZU XRD-600 nhiễu xạ với Củ K
bức xạ (= 0,154 nm), hoạt động ở 40 kV và 30 mA. Các dữ liệu được
thu thập tại 0.02◦ với thời gian đếm 5 s cho mỗi bước, trong 2? phạm vi
của 20-80◦.
hành vi giảm của các chất xúc tác mới đã được nghiên cứu
bởi H2-Nhiệt độ giảm theo chương trình (H2-TPR) sử dụng một
ChemBETTM3000. A 50 mg chất xúc tác đã được đặt trong hình chữ U
ống thạch anh. Các mẫu lần đầu tiên được khử khí ở 150 ◦C trong 3 giờ với
tốc độ dòng chảy của helium 50 ml / phút và sau đó làm lạnh xuống phòng
nhiệt độ dưới dòng chảy của helium. Hồ sơ giảm được
ghi bằng 5 vol% hydro trong nitơ, với tốc độ làm nóng
10 ◦C / phút, từ nhiệt độ phòng đến 800 ◦C. Tiêu thụ hydro
thu được từ khu vực đỉnh cao tích hợp của việc giảm
hồ sơ liên quan đến các đường cong hiệu chuẩn.