Selective catalytic oxidation of methane to synthesis gas over complex oxides of cobalt and rare earth elements
Oxydation catalytique sélective du méthane en gaz de synthèse avec des oxydes mixtes de cobalt et des éléments des terres rares
Résumé
For the first time partial oxidation of methane to synthesis gas over layered perovskite-type oxides Nd2-xCaxCoO4±δ and La2-xSrxCoO4±δ (x = 0.75; 1.0) was investigated. New catalyst NdCaCoO3.96 for partial oxidation of methane was suggested allowing the selectivity toward synthesis gas close to 100% with 90% of CH4 conversion (T = 900ºC; CH4/O2 = 2; W = 20 L·g-1·h-1; Russian patent № 2433950, 21/04/2010). The catalyst was active and stable at least for 140 h, no trend to deactivation was observed. Based on XRD, SEM and TEM results it was determined that high activity and selectivity of NdCaCoO3.96 as well as stability in partial oxidation of methane are due to its transformation during reaction of initial structure to nanosized particles of metallic cobalt dispersed in Nd2O3-CaO matrix. It was observed that the activity of synthesized layered perovskite-type oxides in partial oxidation of methane depends both on the size of the formed active metallic particles and on the stability of initial structure.
Pour la première fois l'oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse a été effectué en présence de pérovskites lamellaires Nd2-xCaxCoO4±δ et La2-xSrxCoO4±δ (x = 0.75; 1.0). Nouveau catalyseur d'oxydation partielle NdCaCoO3.96 de méthane a été suggéré qui permet d’obtenir la sélectivité en gaz de synthèse proche de 100% avec 90% de la conversion de CH4 (T = 900ºC; CH4/O2 = 2; W = 20 L·g-1·h-1; brevet russe № 2433950, 21/04/2010). Le catalyseur a été active et stable au moins 140 h, aucune tendance à la désactivation n’a été observée. Sur la base des analyses DRX, MEB et MET, il a été déterminé que l'activité et la sélectivité élevées de NdCaCoO3.96 ainsi que la stabilité dans l'oxydation partielle du méthane sont dues à sa transformation au cours de la réaction de la structure initiale en des nanoparticules de cobalt métallique dispersées dans Nd2O3-CaO matrice. Il a été observé que l'activité des pérovskites lamellaires dans l'oxydation partielle du méthane dépend à la fois de la taille des particules métalliques actives formées et à la stabilité de la structure initiale.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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