Propan dehidrojenasyon (PDH), ülkedeki en hızlı büyüyen gaz kaynağı olan şeytan gazından faydalanarak, propilen üretiminde önemli bir proses aşamasındadır 1 . Bu reaksiyon propan molekülündeki iki CH bağını kırarak bir propilen ve moleküler hidrojen oluşturur. Pd nanoparçacıkları da dahil olmak üzere soy metal katalizörleri PDH için zayıf seçiciliğe sahiptir, bu da CC bağını kopararak yüksek verimle metan üretir ve birlikte kok üretir ve katalizör deaktivasyonuna yol açar. Son raporlar, selektif PDH katalizörlerinin, Zn veya In gibi Pd 2 , 3 , 4'e yükselticiler eklenmesiyle elde edilebileceğini gösterdi. Tercihedilmiş katalizörler, aynı boyuttaki monometal Pd nanopartikülleri için% 50'den daha az olmakla birlikte, PDH'ye% 100 seçici yakındır. Seçicilikteki büyük ilerleme, PdZn veya PdIn metalik bileşiği oluşumuna atfedildi(IMC) yapıları katalizör yüzeyinde bulunur. IMC'lerdeki iki farklı atom çeşidine sıralı dizilim, komşu Pd aktif bölgelerinin bir topluluğu (grup) tarafından katalize edilen yan reaksiyonları kapatan katalitik Olmayan Zn veya In atomları ile Pd aktif yerlerini geometrik olarak izole etti.
Platin, propan dehidrojenasyon için soy metaller arasında en yüksek intrinsic seçiciliğe sahiptir, ancak ticari kullanım için halen tatmin edici değildir 1 . Tipik olarak, Pt 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 için yükseltici olarak Sn, Zn, In veya Ga eklenir. Geometrik aktif yer izolasyonunun yüksek seçiciliğe katkıda bulunduğu fikrine dayanarak, bir alaşım oluşturan herhangi bir katalitik olmayan elemanCu gibi Pt'li yapı, potansiyel olarak katalizör performansını da arttırmalıdır 14 . Bazı önceki çalışmalar, Cu ilavesinin gerçekten Pt katalizörlerinin 15 , 16 , 17 , 18 PDH seçiciliğini geliştirdiğini ileri sürmüştür. Bununla birlikte, Cu'nun promosyon etkisini anlamak için çok önemli olan, Pt ve Cu'nin bimetalik nanoparçacıklar veya düzenli yapılar oluşturup oluşturmadığını belirleyen doğrudan bir kanıt rapor edilmemiştir. Pt-Cu ikili faz diyagramında, Pt ve Cu'nun her biri spesifik kristal sahaları işgal eden geniş bir bileşim aralığı 16 , 18 : metaller arası bileşik üzerinde iki farklı yapı tipi mümkündür ve Cu, burada Cu'nun rasgele ikame edildiği katı çözeltidir. Pt kafes. IMC'ler düşük sıcaklıkta oluşur ve dökme malzemeler için yaklaşık 600 - 800 ° C'de katı çözeltiye dönüşürler 14. Bu dönüşüm sıcaklığı, PDH'nin reaksiyon sıcaklığının ( yani 550 ° C) nanoparçacıklar için daha düşük olabilir. Bu nedenle, reaksiyon koşulları altında Pt-Cu'nun atom sırasını araştırmak esastır. Küçük parçacık boyutlarına sahip desteklenen nanoparçacıklar için, laboratuvar aletlerini kullanarak anlamlı yapı bilgisini elde etmek çok zordur 19 . Ünite hücrelerinin kısıtlı tekrarı, çok düşük yoğunluklu çok geniş kırınım tepelerine yol açar. Havada oksitlenen 1 - 3 nm boyutlarındaki nanopartiküllerin yüzey atomlarının yüksek fraksiyonu nedeniyle, difraksiyon , yerinde , genellikle sinkrotron teknikleriyle elde edilebilen yüksek akımlı X-ışını kullanılarak toplanmalıdır.
Daha önce bildirilen Pt-Cu PDH katalizörlerinin boyutu 15 , 16 , 17 , 1'de 5 nm'den büyüktü8. Ancak, asil metal nanoparçacık katalizörleri için, (genellikle yaklaşık veya daha küçük boyutta 2 nm) 19, yüksek dispersiyonlarla katalizörler sentezlenerek birim maliyet başına katalitik aktivitesini en üst düzeye çıkarmak için güçlü bir istek hep vardır. Bu boyuttaki bimetalik nanoparçacıkların hazırlanması standart emprenye yöntemleriyle mümkün olsa da, işlemler üzerinde rasyonel kontrol gereklidir. Emdirme çözeltisinin pH'ı ve destek türü metal öncüleri, yüksek yüzey alanlı destekler üzerine metal türlerinin demirlenmesini optimize etmek için kontrol edilmelidir. Sonraki kalsinasyon ve indirgeme ısıl işlemleri metal nanoparçacıklarının büyümesini bastırmak için dikkatlice kontrol edilmelidir.
Bu makale, desteklenen 2 nm Pt-Cu bimetalik nanopartikül katalizörlerinin sentezi için protokolü ve bunların propan hidrojen giderme performansının test edilmesini kapsar. Katalizörlerin yapısı Tarama T ile araştırılmaktadır.Cu sokulması üzerine geliştirilmiş katalizör performansını açıklamaya yardımcı yerinde sinkrotron X-ışını emme Spektroskopi ransmission Elektron Mikroskobu (STM), (XAS) ve in situ sinkrotron X-ışını difraksiyonu (XRD).