Structural Modification of Cobalt Catalysts: Effect of Wetting Studied by X-Ray and Infrared Techniques
Modifications structurales de catalyseurs à base de cobalt : étude par rayons X et infrarouges de l'effet de mouillage par l'eau
Institut Français du Pétrole
The effect of wetting on the structure and localisation of cobalt species on various supports (Al2O3, SiO2, TiO2, HZSM-5 zeolite) was studied using X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy with CO as a molecular probe, X-ray photoelectron spectroscopy and extended X-ray absorption fine structure analysis. Aqueous impregnation to incipient wetness of reduced and passivated cobalt catalysts results, even in the absence of any promoter, in a considerable decrease in the concentration of Co crystalline phases and modifies the surface sites. The decrease in the concentration of Co3O4 crystallites was especially pronounced on silica supported catalysts prepared via impregnation of cobalt and on a mixture of Co3O4 and HZSM-5 zeolite. Saturation with water of the passivated Co/SiO2 sample results in an amorphous solid with a local structure close to that of Co2SiO4. For Co/Al2O3 and Co/TiO2 catalysts, the effect of wetting on the concentration of Co3O4 crystalline phase was considerably smaller.
Résumé
L'effet de mouillage par l'eau sur la structure et sur la localisation des formes de cobalt sur différents supports (Al2O3, SiO2, TiO2, HZSM-5 zéolithe) a été étudié par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier de CO adsorbé, spectroscopie de photoélectrons X et analyse de la structure fine de seuils d'absorption X. Pour des catalyseurs à base de cobalt préalablement réduits et passivés, le mouillage par l'eau, même en l'absence d'élément promoteur, résulte en une réduction substantielle de la concentration de phases cristallines contenant du cobalt ainsi qu'en une modification des sites de surface. La diminution de la concentration en Co3O4 sous forme cristallisée est particulièrement importante sur des catalyseurs préparés par imprégnation de cobalt sur la silice et sur un mélange de Co3O4 et de zéolithe HZSM-5. La saturation en eau d'un échantillon Co/SiO2 passivé conduit à un solide amorphe dont la structure locale s'apparente à Co2SiO4. Pour les catalyseurs Co/Al2O3 et Co/TiO2, l'effet du mouillage sur la concentration de Co3O4 sous forme cristallisée est relativement faible.
© IFP, 1999