Comparative TPR and TPD Studies of Cu and Ca Promotion on Fe-Zn- and Fe-Zn-Zr-Based Fischer-Tropsch Catalysts
Études comparatives par TPR et TPD de la promotion par Cu et Ca de I'activité de catalyseurs Fischer-Tropsch Fe-Zn et Fe-Zn-Zr
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Liquid Fuels Section, Central Institute of Mining and Fuel Research (Digwadih Campus), PO FRI 828108, Dhanbad – India
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Applied Chemistry Department, Indian School of Mines, Dhanbad – India
e-mail: jamesoladele2003@yahoo.com – biswajit_chem2003@yahoo.com – sudip_maity@yahoo.com
* Corresponding author
The present study demonstrates the effect of zirconium promotion on Fe-Zn-based catalysts to boost the active sites of Fischer-Tropsch (FT) catalysts. The catalysts are also promoted by Cu and Ca and the active sites are examined using Temperature-Programmed Reduction (TPR) with H2 and CO and Temperature-Programmed Desorption (TPD) with NH3 and CO2. The results are presented as a comparative study between Fe-Zn- and Fe-Zn-Zr-based catalysts. The results show that addition of Zr to Fe-Zn catalysts increases the availability and dispersion of the precursor to the active sites and promotion with Cu and Ca independently and synergistically enhances reduction of Fe-Zn-Zr-based catalysts. The presence of Ca promotes carburisation, while Cu inhibits carburisation. The impact of the Ca and Cu on the surface acidity/basicity is governed by the nature of the interaction between the phases in the catalysts. The extent of reduction reflects the availability and dispersion of the precursor to the active phase, while the extent of carburisation will impact on the selectivity of the catalysts.
Résumé
Cette étude montre l'effet promoteur du zirconium sur les catalyseurs à base de Fe-Zn pour stimuler les sites actifs des catalyseurs Fischer-Tropsch (FT). Les sites actifs des catalyseurs sont également favorisés par du cuivre et du calcium et ils sont examinés en utilisant un programme de réduction en température (TPR, Temperature-Programmed Reduction) sous H2 et CO et un programme de désorption en température (TPD, Temperature-Programmed Desorption) sous NH3 et de CO2. Les résultats sont présentés sous forme d'une étude comparative entre les catalyseurs Fe-Zn et ceux Fe-Zn-Zr. Les résultats montrent que l'addition de Zr au catalyseur Fe-Zn augmente la disponibilite et la dispersion des précurseurs des sites actifs et que la promotion par du cuivre ou du calcium, indépendamment et en synergie, améliore la réduction des catalyseurs de Fe-Zn-Zr. La présence de calcium favorise la carburation alors que celle du cuivre l'inhibe. L'effet du calcium et du cuivre sur l'acidité/basicité de la surface est gouvemé par la nature des interactions entre les phases du catalyseurs. L'ampleur de la réduction reflète la disponibilité et la dispersion des précurseurs de la phase active tandis que l'étendue de la carburation influera sur la sélectivité des catalyseurs.
© O.O. James et al., published by IFP Energies nouvelles, 2013
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