Atomic Scale Investigation of Pt Atoms/clusters Promoted Co-catalyzed Fischer-Tropsch Synthesis

doi:10.7503/cjcu20220074

Abstract

Abstract:

By utilizing scanning transmission electron microscopy with spherical aberration（AC-STEM）， combining with H₂-TPR， CO-chemisorption and quasi in situ XAS， we investigated the promotion effect of the noble metal， platinum in cobalt-based Fischer-Tropsch catalysts， and the effect of metal-support interaction was excluded by the use of the chemical inert support， β-SiC. It was concluded that the Pt promoter improved both the dispersion and reduction of cobalt nanoparticles， which increase the amount of Co⁰ active sites， and therefore facilitate the catalytic performance of Fischer-Tropsch synthesis. With the aid of AC-STEM， it was observed that Pt was in atomic dispersion in the form of single atoms and clusters. According to this structure， we speculated that the promotion effect of Pt followed the H₂ dissociation and spillover mechanism. The Pt dispersed on cobalt nanoparticles stimulated the H₂ dissociation on the catalyst to a great extent. On one hand， this favored the reduction of cobalt species， on the other hand， it facilitated the H₂ activation and hydrogen-associated CO dissociation during Fischer-Tropsch synthesis， and thus enhanced the activity of the catalyst and improved the selectivity of saturated hydrocarbons.

Key words: Cobalt-based catalyst, Fischer-Tropsch synthesis, Pt promoter, Atomic dispersion, Hydrogen spillover

CLC Number:

O643

TrendMD:

WEI Chunhong, JIANG Qian, WANG Panpan, JIANG Chengfa, LIU Yuefeng. Atomic Scale Investigation of Pt Atoms/clusters Promoted Co-catalyzed Fischer-Tropsch Synthesis[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(8): 20220074.

Figures/Tables 10

Table 1 Physical and chemical properties of the supports and catalysts

Sample	Element content ^a （%， mass fraction）		Textural property			Crystal size ^e /nm			Reducibility（%） ^f	Metallic area ^g /（m²?g $m e t a l - 1$ ）
Sample	Co	Pt	S_BET^b / （m²?g^-1）	V_pore^c / （cm³?g^-1）	D_pore^d /nm	Co₃O₄?after calcination	Co⁰?after reduction	Co⁰?after reaction	Reducibility（%） ^f	Metallic area ^g /（m²?g $m e t a l - 1$ ）
SiC	—	—	29	0.17	21.5	—	—	—	—	—
Co/SiC	10.55	—	28	0.13	16.5	14	18	15	78	8.1
Co?Pt/SiC	9.32	0.24	27	0.13	16.2	14	15	14	88	12.0

Table 1 Physical and chemical properties of the supports and catalysts

Sample	Element content ^a （%， mass fraction）		Textural property			Crystal size ^e /nm			Reducibility（%） ^f	Metallic area ^g /（m²?g $m e t a l - 1$ ）
Sample	Co	Pt	S_BET^b / （m²?g^-1）	V_pore^c / （cm³?g^-1）	D_pore^d /nm	Co₃O₄?after calcination	Co⁰?after reduction	Co⁰?after reaction	Reducibility（%） ^f	Metallic area ^g /（m²?g $m e t a l - 1$ ）
SiC	—	—	29	0.17	21.5	—	—	—	—	—
Co/SiC	10.55	—	28	0.13	16.5	14	18	15	78	8.1
Co?Pt/SiC	9.32	0.24	27	0.13	16.2	14	15	14	88	12.0

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