n-ペンタンのイソメリゼーション活性と,WO(x) /ZrO2のヴォングステンの表面密度とを関連付ける
Nikolaos Soultanidis1, Wu Zhou, Antonis C Psarras
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Rice University, Houston, Texas 77005, USA.
ジルコニアを支えるボルンガム酸化物触媒は,無形ジルコニア前体を使用する際に最適なn-ペンタンのイソメリゼーション活性を示します. より高いカルシネーション温度により,活性Zr-WO(x) クラスターを形成することにより,触媒性能が向上します.
科学分野:
- カタリシス カタリシス カタリシス
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 表面化学について
背景:
- 硫黄酸化物でジルコニア (WO(x) /ZrO(2)) は,主要な酸触媒モデルである.
- キシレンイソメリゼーションとアルコールの脱水におけるその活動は,tungstenの表面密度に対する火山形の依存を示しています.
- しかし,表面密度に関して,n-ペンタンイソメリゼーションのようなより厳しい反応におけるその性能は調査されていません.
研究 の 目的:
- n-ペンタンイソメリゼーション活動とWO(x) /ZrO(2) の選択性を調査する.
- トングステンの表面密度,サポーター前駆体型,およびカルシネーション温度が触媒性能に及ぼす影響を決定する.
- 構造的変化と触媒的行動との相関を理解する.
主な方法:
- アモルフなZrO (x) (OH) (4-2x) と結晶ZrO (x) の前駆物質を用いてWO (x) /ZrO (x) の合成.
- n-ペンタンイソメリゼーション活動と選択性の評価.
- トングステンの表面密度,支柱の種類,および焼却温度効果の分析.
- 偏差修正された高解像度スキャニング伝送電子顕微鏡 (STEM) とピリジン吸附赤外線スペクトロスコーピーを用いて特徴づけました.
主要な成果:
- アモルフなZrO (x) (OH) (4-2x) サポートにより,ピーク活動が ~5.2 W·nm (−2) で WO (x) /ZrO (−2) (WZrOH) が得られました.
- 結晶ZrO(2) のサポートにより,ほぼ不活性な触媒 (WZrO(2) が生まれました.
- 773~973 Kの加熱により,触媒活性が最大2倍に増加し,STEMで観察された0.8-1 nmのZr-WO (x) クラスターの形成と相関しています.
- ブロンステッド酸度が変わらず,ルイス酸度がカルシネーション温度上昇に伴い減少した.
- 触媒の活動は最初の2時間以内にピークに達し,Zr-WO(x) クラスタの活性化プロセスを示唆しました.
結論:
- ジルコニアのサポート前駆物の選択は,n-ペンタンイソメリゼーションのWO(x) /ZrO(2) 触媒性能に大きく影響する.
- アモルフォスジルコニアの前身は,高い活性度の達成に優れている.
- 最適化されたカルシネーション条件は,活性Zr-WO(x) クラスターの形成を促進し,触媒効率を高めます.
- 観察された無効化または活性化行動は,活性サイトのダイナミックな性質のさらなる調査を正当化します.
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