Operando X-ray Absorption Spectroscopy Studies of Methane Oxidation Catalysts
Doktorsavhandling, 2017
operando spectroscopy
XAS
palladium
heterogeneous catalysis
methane oxidation
XAFS
Författare
Johan Nilsson
Chalmers, Kemi och kemiteknik, Tillämpad kemi
Chemistry of supported palladium nanoparticles during methane oxidation
ACS Catalysis,;Vol. 5(2015)p. 2481-2489
Artikel i vetenskaplig tidskrift
First Principles Calculations of Palladium Nanoparticle XANES Spectra
Topics in Catalysis,;Vol. 60(2017)p. 283-288
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Methane oxidation over Pd/Al2O3 under rich/lean cycling followed by operando XAFS and modulation excitation spectroscopy
Journal of Catalysis,;Vol. 356(2017)p. 237-245
Artikel i vetenskaplig tidskrift
J. Nilsson, P.-A. Carlsson, N. M. Martin, P. Velin, D. Motta Meira, H. Grönbeck, and M. Skoglundh. Oxygen Step Response Experiments for Methane Oxidation over Pd/Al2O3: An In Situ XAFS study.
Study of methane oxidation over alumina supported Pd-Pt catalysts using operando DRIFTS/MS and in situ XAS techniques
Catalysis, Structure and Reactivity,;Vol. 3(2017)p. 24-32
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Characterization of Surface Structure and Oxidation/Reduction Behaviour of Pd-Pt/Al2O3 Model Catalysts
Journal of Physical Chemistry C,;Vol. 120(2016)p. 28009-28020
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Med hjälp av denna teknik undersöktes oxidationstillståndet hos palladium under olika reaktionsförhållanden för metanförbränning. Experimenten utfördes företrädelsevis med palladiumkatalysatorer med aluminiumoxid som bärarmaterial. Resultaten visar att palladium i katalysatorerna hastigt oxideras och reduceras när gasblandningen i inflödet växlas mellan syrerik och bränslerik. Vidare visar resultaten att den högsta aktiviteten för metanförbränning fås när palladium är oxiderat (palladiumoxid), medan ytoxiderat palladium i jämförelse inte är lika aktivt för metanförbränning. Förutom katalysatorer med aluminiumoxid som bärarmaterial undersöktes även katalysatorer med palladium och ceriumoxid. Experimenten visar att ceriumoxid kan stabilisera palladium i ett oxiderat tillstånd, vilket kan ha positiva effekter för den katalytiska aktiviteten vid metanförbränning.
Metanförbränning under skiftande reaktionsförhållanden undersöktes även för bimetalliska palladium-platina-katalysatorer. Dessa katalysatorer har en hög stabilitet och metallfasen har ett större motstånd mot sintring vid hög temperatur. Detaljerade undersökningar av strukturen hos olika katalysatorer visar att temperaturen i det sista upphettningsteget vid tillverkningen (sk. kalcinering), har en avgörande betydelse för katalysatorns struktur. För katalysatorer som kalcinerats vid 500°C finns inga tecken på legering mellan palladium och platinum, medan för katalysatorer som kalcinerats vid 800°C observeras både legerade Pd-Pt-nanopartiklar och monometalliska Pd-nanopartiklar. Omvandlingen av metan är högre för katalysatorer med legerade Pd-Pt-nanopartiklar, och i likhet med Pd-katalysatorer observeras hög aktivitet för metanförbränning för katalysatorer med en hög andel oxiderat palladium.
Ämneskategorier
Kemiska processer
Annan kemiteknik
Annan kemi
Infrastruktur
C3SE (Chalmers Centre for Computational Science and Engineering)
Styrkeområden
Materialvetenskap
ISBN
978-91-7597-660-0
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4341
Utgivare
Chalmers
PJ-salen, Fysikgården 2B
Opponent: Prof. Magnus Rønning, Department of Chemical Engineering, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway