Dry Reforming of Methane via Use of Ni, Pt and Mo over Combined Supports

Abstract

Español: "Primeramente, la síntesis de catalizadores se llevó a cabo sobre diferentes tipos de sílices y algunos soportes alcalinos. Algunas muestras fueron sometidas a un proceso de carburación con CH4 para sintetizar carburos metálicos. En segundo lugar, estos materiales se caracterizaron entonces a través de XRF, XRD, N2-Physisorption, H2-TPR, Espectroscopia Raman y HR-TEM.

La siguiente fase fue la evaluación catalítica, que se dividió en estudios a corto y largo plazo. Algunas evaluaciones se centraron únicamente en los depósitos de carbono, que sólo tuvieron lugar sobre mezclas de níquel/sílice. Por último, los catalizadores gastados también se caracterizaron, principalmente por la espectroscopia Raman, aunque también tuvo lugar la XRD y la formación de carbono de monitoreo físico (en peso) en catalizadores. En general, los catalizadores de níquel y níquel-platino tuvieron mayores conversiones de metano y CO2, que alcanzaron un 90% en su punto de mayor actividad. Los catalizadores con conversiones más altas fueron los depositados en Cach, una sílice que fue sintetizada en la Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, que tenía una superficie alta específica (450 m2 /g). Cuando las fases activas fueron depositadas sobre una sílice comercial (Ald), se logró poca o ninguna conversión de reactivos. La tendencia fue similar con los catalizadores Ni-Mo para ambos tipos de sílice, aunque las conversiones fueron mucho más bajas. El uso de MgO combinado con Cach y Ni-Pt dio lugar a conversiones estables debido a la formación de soluciones sólidas, como lo demuestra H2-TPR. Por su parte, el monitoreo de carbono mostró que había mayores acumulaciones de carbono en Ni-SBA que sobre Ni-Cach y Ni-Ald, que pueden estar relacionados con la actividad de los materiales catalíticos, o la ausencia de actividad. Esta tendencia también se observó a través de la espectroscopia Raman y XRD, este último también revela la presencia de nanotubos de carbono. Por último, los estudios de carbono a través de Raman mostraron que los catalizadores que ya contenían carbono antes de DRM (debido al proceso de carburación) tenían una mayor prevalencia de carbono desordenado (banda D) que las muestras sin carbono, así como las bandas Raman relacionadas con el grafeno (banda D')."

Inglés: "Firstly, synthesis of catalysts was carried out over different types of silicas and a few alkaline supports. Some samples were subjected to a carburization process with CH4 to synthesize metallic carbides. Secondly, these materials were then characterized via X-Ray Fluorescence (XRF), X-Ray Diffraction (XRD), N2-Physisorption, H2-Temperature- Programmed Reduction (H2-TPR), Raman spectroscopy and High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM).

Catalytic tests were evaluated over brief and long-term periods. Some evaluations focused only on carbon deposits, which only took place over nickel/silica mixtures. Finally, spent catalysts were also characterized, mostly by Raman spectroscopy, although XRD and monitoring of carbon formation (by weight) on catalysts also took place. Overall, nickel and nickel-platinum catalysts had higher conversions of CH4 and CO2, which reached an estimated 90% at their point of highest activity. Catalysts with higher conversions were those deposited on Cach, a silica with a high specific surface area (450 m2 /g) created at Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas. Active phases deposited on a commercial silica (Ald) showed no conversion of reactants. A similar trend was observed for Ni-Mo catalysts on both kinds of silica, but with lower conversions. Combined use of MgO-Cach-Ni-Pt resulted in stable conversions due to formation of solid solutions, as demonstrated by H2-TPR. Carbon monitoring showed that there were greater carbon accumulations on Ni-SBA than over Ni-Cach and Ni-Ald, which can be related to activity of the catalytic materials, or lack thereof. This trend was also observed via Raman spectroscopy and XRD, the latter also revealing the presence of carbon nanotubes. Lastly, carbon studies via Raman showed that catalysts already containing carbon before DRM (due to carburization process) had a greater prevalence of disordered carbon (D band) than samples without carbon, as well as graphene-related Raman bands (D’ band)."