بهينه سازي عملكرد و پايداري كاتاليست كبالت بر پايه نانو ورقه هاي گرافني در سنتز فيشر تروپش

Enhancement of Cobalt Catalyst performance and Stability in Fischer-Tropsch Synthesis Using Graphene Nanosheets as Catalyst Support

كاتاليست كبالت بر پايه نانو ورقه هاي گرافني در سنتز فيشر تروپش استفاده شده است. ساخت كاتاليست به روش تلقيح مرطوب با ميزان بارگذاري 15% از فلز كبالت انجام شده است.خواص شيميايي و فيزيكي كاتاليست با تست هاي ويژگي سنجي مختلف از جمله TPR، TPD، XRD، TEM، BET و غيره مورد بررسي قرار گرفت. عملكرد كاتاليست در ميكرو راكتور بستر ثابت در دماي 220 درجه سانتي گراد و فشار 18 بار و نسبت H2/CO برابر با 2 بررسي شد. نتايج به دست آمده با نتايج حاصل از كاتاليست كبالت بر پايه آلومينا مقايسه گرديد. استفاده از گرافن به عنوان پايه كاتاليست موجب كاهش ميانگين اندازه ذرات فلز كبالت از 16 به 9 نانومتر و افزايش پراكندگي كبالت از 6% به 21% و بهبود قابليت احياي كاتاليست شده است. به اين ترتيب فعاليت كاتاليست كبالت بر پايه گرلفن در مقايسه با كاتاليست كبالت بر پايه آلومينا در سنتز فيشر تروپش افزايش يافته و گزينش پذيري به سمت محصولات هيدروكربني سبك تر انتقال يافته است. همچنين استفاده از گرافن به عنوان پايه كاتاليست موجب افزايش طول عمر كاتاليست شده است.

Graphene nano sheets (GNS) supported cobalt catalyst, is introduced for Fischer-Tropsch synthesis (FTS). The catalyst was prepared using wet impregnation method with cobalt loading of 15.0 wt%. The physico-chemical properties of the catalyst is investigated by TPR, TPD, BET, XRD, TEM and H2 chemisorption methods. The performance of the catalyst was assessed in a fixed bed micro-reactor at 220oC, 18 bars and H2/CO ratio of 2. The results were compared with those of Co/ γ-alumina. Using GNS as cobalt catalyst support decreased the average cobalt particles size from 16 to 9 nm, increased cobalt dispersion from 6 to 21% and improved the catalyst reducibility by a factor of 2.25. The activity of Co/GNS catalyst in FTS enhanced in comparison with that obtained for Co/γ-Al2O3. The products selectivity showed a slight shift to lower molecular weight hydrocarbons. Using GNS as catalyst support increased the catalyst lifetime.