مطالعه اثر بهبود دهنده ها برعملكرد كاتاليست مبتني بر نيكل در تجزيه ترموكاتاليستي متان

The Study of the Effects of Promoters on the Catalytic Performance of the Nickel-Based Catalyst in Methane Thermocatalytic Decomposition

در اين پژوهش كاتاليست Ni50% و كاتاليست هاي بهبود يافتهM10%Ni-50% كه (M=Ce، Mn، Mo، Pd) بر پايه گاما آلوميناي نانو بلوري تهيه شده به روش سل ـ ژل براي فرايند تجزيه ترموكاتاليستي متان به هيدروژن بدون اكسيدهاي كربن و نانو رشته هاي كربني به كار گرفته شدند. كاتاليست ها به روش تلقيح تر آماده شده و با روش هاي آناليز پراش پرتوي (X(XRD، احياي برنامه ريزي شده دمايي(TPR) و BET تعيين ويژگي ها شدند. نتيجه ها نشان داد كه نمونه هاي تهيه شده داراي ساختار نانو حفره اي با مساحت سطح ويژه بالا هستند. مساحت سطح گاما آلومينا به عنوان پايه كاتاليست g/2m 2/188 و كاتاليست هاي بهبود يافته بسته به نوع بهبود دهنده در بازه g/2m8/45-0/89 مي باشد. نتيجه هاي به دست آمده از نمودارهاي TPR نشان مي دهد كه افزودن پالاديوم احيا پذيري كاتاليست را بهبود مي دهد. به منظور بررسي عملكرد كاتاليستي نمونه ها، واكنش تجزيه ترموكاتاليستي متان در دماهاي گوناگون انجام شد و نتيجه ها بيانگر آن بود كه افزودن پالاديوم، در مقايسه با ساير بهبود دهنده ها عملكرد كاتاليستي را به طور چشمگيري بهبود مي دهد. از سويي نتيجه هاي آزمون پايداري نشان داد كه معرفي پالاديوم به كاتاليست مبتني بر نيكل طول عمر كاتاليست را به طور چشمگيري بهبود مي دهد. همچنين تصويرهاي SEM تاييد كرد كه كربن به صورت رشته اي توليد مي شود.

In the present work, 50%Ni and promoted 50%Ni-10%M (M=Ce, Mn, Mo, Pd) catalysts supported on nanocrystalline gamma alumina were prepared by sol-gel method and employed in the thermocatalytic decomposition of methane for production of CO_x-free hydrogen and carbon nanofibers. The catalysts were prepared by the wet impregnation method and characterized by XRD, BET, SEM, TPO and TPR techniques. The results revealed that the prepared samples exhibited mesoporous structure with high surface area. The γ-alumina support possessed a high surface area of 188.2 m²/g. In addition, the promoted catalysts showed the BET surface area in the range of 89.0 to 45.8 m²/g depending on the type of promoter. Moreover, TPR profiles revealed that the addition of palladium improved the catalyst reducibility. The thermocatalytic decomposition of methane was performed at different temperatures in order to investigate the effects of promoters and reaction temperature on the catalytic performance. The obtained results demonstrated that the addition of palladium compared to the other promoters improved the catalytic activity, especially at high temperatures. In the other hands, the results of stability test showed that the addition of palladium to the nickel-based catalysts significantly improved the catalyst lifetime. Also, the SEM analysis confirmed the formation of carbon nanofibers
on the spent catalysts.