Catalytic performance and character

Catalytic performance and characterization of Ni-Fe catalysts for the steam
reforming of tar from biomass pyrolysis to synthesis gas
abstract
Catalytic performance of Ni-Fe/Al2O3 catalysts with the optimum composition was much higher than
corresponding monometallic Ni and Fe catalysts in the steam reforming of tar from the pyrolysis of cedar
wood. According to the catalyst characterization, the Ni-Fe alloys were formed and the Fe atoms on
the alloys tend to be enriched on the surface, and it was suggested that the structure was maintained
mainly during the reaction. The surface Fe atoms supply oxygen species, enhancing the reaction of tar
and suppressing the coke formation. Excess Fe addition decreased the catalytic activity by decreasing the
surface Ni atoms.
1. Introduction
Utilization of biomass as renewable organic resources is essential
for the sustainable society. Conversion of biomass to synthesis
gas is an important process for the production of liquid fuels and
chemicals using the network of C1 chemistry [1].While the biomass
gasification has been carried out in a non-catalytic system [2], it
is expected that catalysts play a role on the decrease of tar concentration
in the produced gas by catalytic conversion and the
decrease of reaction temperature [3–5]. Catalytic gasification of
biomass using oxygen is an effective method for the production
of synthesis gas with smaller tar content, and it has been reported
that Rh-CeO2 based catalysts exhibited high performance [6–10].
Practical and industrial systems are expected to use air as a gasifying
agent. However the product gas must be diluted with nitrogen
and is not suitable to the further conversion of synthesis gas to
liquid fuels and chemicals. On the other hand, the gasification
with steam can suppress the dilution of the product gas. In this steam gasification, catalysts should exhibit high performance in
the steam reforming reaction [3]. In the reforming reaction, high
resistance to coke deposition is important as well as high catalytic
activity in terms of the catalyst stability [11–13]. It has been
known that Ni is an excellent element for the steam reforming
reaction, and the effect of supports [14–16] and additives oxides
and other metals has been investigated [3,5,17,18]. In the previous
report, Al2O3 is the effective support, in particular, in terms
of the catalytic activity [14]. On the other hand, MgO-CaO and
dolomite were effective supports in terms of the suppression of
coke and the resistance to sulfur poisoning [15,16]. It has been
recently reported that the addition of CeO2 to Ni catalysts enhance
the catalytic performance, and that, the formation of the Ni-CeO2
nanocomposite and large interface between Ni metal and Ce oxide
surface was connected to high catalytic activity and high resistance
to coke formation [19–22]. In the present article, the modification
of Ni/Al2O3 with Fe is attempted, because Fe can interact with
Ni by the formation of Ni-Fe alloy and Fe species has high redox
property like Ce species. In particular, we investigated the performance
of Ni-Fe/Al2O3 catalysts prepared by co-impregnation
method in the steam reforming of tar derived from the pyrolysis
of cedar. The catalysts were characterized by temperature
programmed reduction with H2, X-ray diffraction, transmission
electron microscopy and extended X-ray absorption fine structure and the catalytic performance is discussed on the basis of characterization
results.

Kết quả (Việt) 1:

Chất xúc tác hiệu suất và đặc tính của chất xúc tác Ni-Fe cho hơi nướccải cách của tar từ nhiệt phân sinh khối để khí tổng hợptóm tắtChất xúc tác hiệu suất của chất xúc tác Ni-Fe/Al2O3 với các thành phần tối ưu là cao hơn nhiềutương ứng monometallic Ni và Fe chất xúc tác trong cải cách hơi tar từ nhiệt phân cedargỗ. Theo đặc tính của chất xúc tác, hình thành hợp kim Ni-Fe và các nguyên tử Fe vàoCác hợp kim có xu hướng được làm giàu trên bề mặt, và nó đã được đề xuất rằng các cấu trúc được duy trìchủ yếu là trong thời gian phản ứng. Các nguyên tử Fe bề mặt cung cấp oxy loài, tăng cường các phản ứng của tarvà đàn áp trong việc hình thành than cốc. Bổ sung Fe dư giảm xúc tác hoạt động bằng cách giảm cácbề mặt nguyên tử Ni.1. giới thiệuSử dụng sinh khối tái tạo nguồn lực hữu cơ là điều cần thiếtĐối với xã hội bền vững. Chuyển đổi sinh khối để tổng hợpgas là một quá trình quan trọng để sản xuất nhiên liệu lỏng vàhóa chất sử dụng mạng C1 hóa [1]. Trong khi nhiên liệu sinh họcgasification đã được thực hiện trong một hệ thống phòng không xúc tác [2], nódự kiến sẽ là chất xúc tác đóng một vai trò ngày giảm nồng độ tartrong khí được sản xuất bởi xúc tác chuyển đổi và cáclàm giảm phản ứng nhiệt [3 – 5]. Gasification xúc tác củanhiên liệu sinh học bằng cách sử dụng oxy là một phương pháp hiệu quả cho sản xuấtTổng hợp khí với tar nhỏ hơn nội dung, và nó đã được báo cáoRh-CeO2 dựa trên chất xúc tác trưng bày hiệu suất cao [6 – 10].Hệ thống thực tế và công nghiệp dự kiến sẽ sử dụng máy như một gasifyingĐại lý. Tuy nhiên sản phẩm khí phải được pha loãng với nitơvà không phải là thích hợp để thêm các chuyển đổi của khí tổng hợp đểnhiên liệu lỏng và hóa chất. Mặt khác, gasificationvới hơi nước có thể ngăn chặn các pha loãng các sản phẩm khí. Trong này hơi gasification, chất xúc tác sẽ triển lãm các hiệu suất cao tronghơi nước cải cách phản ứng [3]. Trong phản ứng cải cách, caosức đề kháng cho coke lắng đọng là quan trọng cũng như cao xúc táchoạt động trong điều kiện ổn định của chất xúc tác [11-13]. Nó đãgọi Ni là một yếu tố tuyệt vời cho hơi nước cải cáchphản ứng và hiệu quả của hỗ trợ [14 – 16] và phụ gia oxitvà các kim loại đã là tra [3,5,17,18]. Trong trước đóbáo cáo, Al2O3 là sự hỗ trợ hiệu quả, đặc biệt, trong điều kiệnCác hoạt động xúc tác [14]. Mặt khác, Ôxít magiê-CaO vàdolomit là hỗ trợ có hiệu quả trong điều kiện của sự đàn áp củaCoke và sức đề kháng để lưu huỳnh ngộ độc [15,16]. Nó đãgần đây thông báo rằng việc bổ sung của CeO2 chất xúc tác Ni nâng caochất xúc tác hiệu suất, và rằng, sự hình thành của Ni-CeO2nanocomposite và các giao diện lớn giữa các kim loại Ni và Ce ôxítbề mặt được kết nối với các hoạt động xúc tác cao và sức đề kháng caođể than hình thành [19-22]. Trong bài viết hiện nay, các sửa đổicủa Ni/Al2O3 với Fe là cố gắng, vì Fe có thể tương tác vớiNi bởi sự hình thành của hợp kim Ni-Fe và Fe loài đã cao redoxbất động sản như Ce loài. Đặc biệt, chúng tôi điều tra hiệu suấtcủa chất xúc tác Ni-Fe/Al2O3 bằng đồng ngâm, tẩmCác phương pháp trong cải cách hơi tar có nguồn gốc từ nhiệt phâncủa cedar. Các chất xúc tác được đặc trưng bởi nhiệt độlập trình giảm với H2, nhiễu xạ tia x, truyền dẫnkính hiển vi điện tử và mở rộng x-quang hấp thu cấu và xúc tác hiệu suất được thảo luận trên cơ sở các đặc tínhkết quả.

Kết quả (Việt) 2:

Hiệu suất xúc tác và đặc tính của chất xúc tác Ni-Fe cho hơi nước
cải cách của tar từ sinh khối nhiệt phân để khí tổng hợp
trừu tượng
hiệu suất xúc tác của Ni-Fe xúc tác / Al2O3 với các thành phần tối ưu là cao hơn nhiều so với
tương ứng với chế độ độc kim Ni và Fe xúc tác trong hơi nước của tar từ nhiệt phân của tuyết tùng
gỗ. Theo các đặc tính chất xúc tác, các hợp kim Ni-Fe được hình thành và các nguyên tử Fe vào
các hợp kim có xu hướng được làm giàu trên bề mặt, và nó đã được đề xuất rằng cấu trúc được duy trì
chủ yếu là trong các phản ứng. Bề mặt nguyên tử Fe cung cấp ôxy, tăng cường phản ứng của tar
và ức chế sự hình thành than cốc. Thừa Ngoài Fe giảm hoạt tính xúc tác bằng cách giảm
bề mặt nguyên tử Ni.
1. Giới thiệu
Sử dụng sinh khối như nguồn hữu cơ tái tạo là điều cần thiết
cho xã hội bền vững. Chuyển đổi sinh khối để tổng hợp
khí là một quá trình quan trọng để sản xuất nhiên liệu lỏng và
hóa chất sử dụng mạng hóa C1 [1] .While sinh khối
khí hóa đã được thực hiện trong một hệ thống không xúc tác [2], nó
được dự kiến chất xúc tác đóng một vai trò trên giảm nồng tar
trong khí được sản xuất bằng cách chuyển đổi xúc tác và
giảm nhiệt độ phản ứng [3-5]. Khí hóa xúc tác của
sinh khối sử dụng oxy là một phương pháp hiệu quả để sản xuất
khí tổng hợp với nội dung tar nhỏ hơn, và nó đã được báo cáo
rằng Rh-CeO2 dựa xúc tác trưng bày hiệu suất cao [610].
Thực tế và hệ thống công nghiệp được dự kiến sẽ sử dụng khí như một gasifying
đại lý. Tuy nhiên các khí sản phẩm phải được pha loãng với nitơ
và không thích hợp cho việc chuyển đổi hơn nữa khí tổng hợp để
nhiên liệu lỏng và hóa chất. Mặt khác, khí hóa
bằng hơi nước có thể ngăn chặn các pha loãng của khí sản phẩm. Trong quá trình khí hóa hơi nước này, chất xúc tác nên hiện hiệu suất cao trong
các phản ứng [3] hơi nước. Trong phản ứng cải cách, cao
kháng lắng đọng cốc là quan trọng cũng như xúc tác cao
hoạt động về sự ổn định chất xúc tác [11-13]. Nó đã được
biết rằng Ni là một yếu tố tuyệt vời cho hơi nước
phản ứng, và hiệu quả của hỗ trợ [14-16] và phụ oxit
và các kim loại khác đã được nghiên cứu [3,5,17,18]. Trong trước đó
báo cáo, Al2O3 là sự hỗ trợ có hiệu quả, đặc biệt là trong điều kiện
của các hoạt động xúc tác [14]. Mặt khác, MgO-CaO và
dolomit đã hỗ trợ hiệu quả trong điều kiện của sự đàn áp của
than cốc và đề kháng với nhiễm độc lưu huỳnh [15,16]. Nó đã được
báo cáo gần đây rằng việc bổ sung CeO2 chất xúc tác Ni nâng cao
hiệu quả hoạt động xúc tác, và rằng, sự hình thành của Ni-CeO2
nanocomposite và giao diện lớn giữa Ni kim loại và oxit Ce
mặt đã được kết nối với hoạt tính xúc tác cao và sức đề kháng cao
với than cốc hình [19-22]. Trong bài viết này, việc sửa đổi
của Ni / Al2O3 với Fe là cố gắng, vì Fe có thể tương tác với
Ni bởi sự hình thành các hợp kim Ni-Fe và các loài Fe có khử oxy hóa cao
tài sản như loài Ce. Đặc biệt, chúng tôi điều tra việc thực hiện
của các chất xúc tác Ni-Fe / Al2O3 bằng đồng tẩm chuẩn bị
phương pháp trong hơi nước của tar có nguồn gốc từ quá trình nhiệt phân
của gỗ tuyết tùng. Các chất xúc tác đã được đặc trưng bởi nhiệt độ
được lập trình giảm với H2, nhiễu xạ tia X, truyền tải
hiển vi điện tử và cấu trúc tinh mở rộng X-ray hấp thụ và hiệu suất xúc tác được thảo luận trên cơ sở của các đặc tính
kết quả.