Total oxidation of propene at low temperature over Co3O4-CeO2 mixed oxides: Role of surface oxygen vacancies and bulk oxygen mobility in the catalytic activity

Co3O4, CeO2 and Co3O4\u2013CeO2 mixed oxides with Co/Ce nominal atomic ratio 0.1:5, prepared by coprecipitation method with sodium carbonate, were tested in the oxidation of propene under lean condition and the catalyst stability was checked by performing three consecutive heating\u2013cooling cycles. Characterization of the textural properties were performed by surface area measurement BET, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) measurements. Among the Co3O4\u2013CeO2 mixed oxides, Co3O4 (30 wt%)\u2013CeO2 (70 wt%) gives the best activity attaining full propene conversion at 250 \ub0C. This sample is characterized by the presence of Co3O4 particles well dispersed and in good contact with ceria according to BET and XRD data and as evidenced by SEM micrographs. Oxygen temperature-programmed desorption (O2 -TPD) and C3H6 -temperature-programmed reduction (C3H6-TPR) experiments were carried out in order to study the surface and bulk oxygen mobility and to correlate it to the activity. At temperature around 200 \ub0C, O2-TPD experiments showed the desorption of mobile surface oxygen species for the most active samples, Co3O4 and Co3O4 (30 wt%)\u2013 CeO2 (70 wt%). C3H6-TPR experiments for both of the oxides also evidenced a high reactivity at low temperature, especially, for Co3O4 (30 wt%)\u2013 CeO2 (70 wt%) giving at 345 \ub0C an intense peak of CO2 formation. Conversely, the ceria sample showed by C3H6-TPR much less pronounced oxygen bulk mobility, starting to react with propene above 500 \ub0C and forming only CO. In this case, the catalytic activity of ceria was explained in terms of formation of surface oxygen vacancies which are relevant to the propene oxidation in presence of gaseous oxygen

oxydation catalytique du tolučne

National @ AIR+AGFInternational audienceNon

(La(0.8)A(0.2))MnO3 (A = Sr, K) perovskite catalysts for NO and C10H22 oxidation and selective reduction of NO by C10H22

AIR:INGENIERIE+AGF:SGI:ABAIn this work, we studied the catalytic activity of LaMnO3 and (La(0.8)A(0.2))MnO3 (A = Sr, K) perovskite catalysts for oxidation of NO and C10H22 and selective reduction of NO by C10H22. The catalytic performances of these perovskites were compared with that of a 2 wt% Pt/SiO2 catalyst. The La site substitution increased the catalytic properties for NO or C10H22 oxidation compared with the non-substituted LaMnO3 sample. For the most efficient perovskite catalyst, (La0.8Sr0.2)MnO3, the results showed the presence of two temperature domains for NO adsorption: (1) a domain corresponding to weakly adsorbed NO, desorbing at temperatures lower than 270 degrees C and (2) a second domain corresponding to NO adsorbed on the surface as nitrate species, desorbing at temperatures higher than 330 degrees C. For the Sr-substituted perovskite, the maximum NO2 yield of 80% was observed in the intermediate temperature domain (around 285 C). In the reactant mixture of NO/C10H22/O-2/H2O/He, (La0.8Sr0.2)MnO3 perovskite showed better performance than the 2 wt% Pt/SiO2 catalyst: NO2 yields reaching 50% and 36% at 290 and 370 degrees C, respectively. This activity improvement was found to be because of atomic scale interactions between the A and B active sites, Sr2+ cation and Mn4+/Mn3+ redox couple. Thus, (La0.8Sr0.2)MnO3 perovskite could be an alternative free noble metal catalyst for exhaust gas after treatment. (C) 2014, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences. Published by Elsevier B.V. All rights reserved

Estimation of e-NRTL binary interaction parameters and its impact on the prediction of thermodynamic properties of multicomponent electrolyte systems

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Influence de la méthode de préparation des catalyseurs Cu-SAPO-34 sur les propriétés redox de surface : application à la NH3-SCR des NOx

SSCI-VIDE+CARE+SGI:AGF:GPENational audienceDans la lutte contre la pollution automobile, les normes européennes de plus en plus sévères nécessitent le développement de nouveaux catalyseurs. Dans ce contexte, des zéolites comme les chabazites connues pour être des tamis moléculaires stables en conditions hydrothermales, ont été envisagées comme support de catalyseurs à base de métaux supportés pour la Réduction Catalytique Sélective des NOx par l’ammoniac (SCR-NH3). Cependant, la méthode d’incorporation du métal dans le matériau zéolitique est essentielle pour piloter la proportion de sites actifs de type acide de Bronsted et de Lewis. Il est en effet important de maîtriser la position, le degré d’oxydation et la structure des espèces Cu afin de contrôler l’activité catalytique et l’efficacité dans le temps. Dans cette étude, deux catalyseurs Cu-SAPO-34 ont été préparés soit par échange ionique (EI) soit par synthèse hydrothermale (HT), afin de faire varier la nature des sites actifs de Cu. Diverses techniques (ICP, XRD, XPS, TPD de NH3/NO, DRIFT-NH3) ont été utilisées pour caractériser les catalyseurs qui ont ensuite été mis en œuvre dans la SCR-NH3 afin d’évaluer la contribution respective des différentes espèces actives de cuivre et de préciser leur rôle dans la réaction de SCR-NH3.La caractérisation des catalyseurs a mis en évidence les différentes espèces de Cu induites par leurs méthodes de préparation. Ainsi, les études d’adsorption/désorption de NH3 par analyses DRIFT in situ (Figure 1) et XPS (Tableau 1) ont montré l’absence d’ions Cu en position d’échange (891, 844 cm-1) pour le catalyseur HT et une présence quasi exclusive des oxydes de Cu(I) en surface. Tandis que le catalyseur EI présente à la fois des Cu2+ échangés et des espèces dispersées d’oxydes de Cu(I) et Cu(II) en surface. Cette différence de nature des sites actifs peut expliquer les résultats obtenus en SCR-NH3. Avec le catalyseur EI l’activité est maintenue sur une plus large fenêtre de températures qu’avec le catalyseur HT (Tableau 1). Cette réactivité dès les basses températures est confirmée par les études d’adsorption/désorption de NH3 par DRIFT in situ qui montrent que les espèces Cu2+ en position échangée réagissent plus facilement avec les NH3 adsorbés à proximité (Figure 1) et que l’oxydation du NO en NO2 sur les clusters CuO de surface favorise la réaction de fast-SCR sur la fenêtre de température entre 350-500°C [1]. Pour le catalyseur HT, les résultats montrent que la SCR NH3 se produit majoritairement à plus haute température (350-450°C). Dans ce catalyseur, les espèces de Cu(I) sont les principaux sites actifs pour la réduction des oxydes d’azote [2]. Ces espèces également présentes sur le catalyseur EI permettent aussi d’expliquer l’activité catalytique de ce dernier sur une large gamme de température. En conclusion, les Cu2+ échangés et en surface sont actifs pour la SCR-NH3 à basse température alors que les espèces dispersées d’oxydes de Cu(I) pourront favoriser les réactions à plus haute température, ce qui soulève de nouvelles questions concernent le rôle des différentes espèces de cuivre sur les réactions mises en jeu

Impact of preparation methods on surface redox properties of Cu-SAPO-34 catalysts: application for NH3 – SCR of NOx

SSCI-VIDE+CARE+GPE:SGI:AGFInternational audienceIn the automotive pollution struggle, the increasingly strict European standards ask continuously for new catalysts development. In this field, the zeolites like CHAbazites mostly known as molecular sieves and which are stable in hydrothermal conditions, are good catalyst candidates for the Selective Catalytic Reduction of NOx with ammonia (SCR-NH3). However, the incorporation method of the metal into the zeolite is essential to locate the active site and to control the surface chemical properties. Indeed, it is essential to master the oxidation state and structure of those active sites in order to optimize activity, selectivity and durability of the catalysts. The NH3-SCR reaction occurs at low temperatures in the presence of Cu ion species while dispersed Cu(I) oxide species may favor NH3-SCR reaction at higher temperatures. Thus, the optimization of the Cu-SAPO-34 catalyst preparation is essential in order to control the reaction at high temperatures and the selectivity in dinitrogen

Modelling and sensitivity analysis of a nanocomposite MFI-alumina based extractor-type zeolite catalytic membrane reactor for m-Xylene isomerization over Pt-HZSM-5 catalyst

In this paper, a report on modelling and sensitivity studies of a laboratory-scale extractor type catalytic membrane reactor having a nanocomposite MFI-alumina membrane tube as separation unit is presented. Meta-xylene isomerization over Pt-HZSM-5 catalyst was conducted in the reactor and the results compared with model output. Sensitivity of the model to changes in certain design parameters (membrane thickness, membrane porosity, membrane tortuosity and reactor size) was evaluated for in-depth understanding of the fundamental behaviour of the system during m-Xylene isomerization. The model output deviated from the experimental results with percentage errors of 17%, 29%, 0.05% and 19.5% for p-Xylene yield in combined mode, p-Xylene selectivity in combined mode, p-Xylene selectivity in permeate-only mode and m-Xylene conversion, respectively. Despite the discrepancy between the experimental results and the model output due to the to quality of data employed in the simulation and assumptions adopted for model simplification, the model could explain the behaviour of e-ZCMR during m-Xylene isomerization over Pt-HZSM-5 catalyst and also adaptable to e-ZCMRs of different configurations such as hollow fibre MFI-alumina membrane-based e-ZCMRs. However, acquisition of accurate kinetics and diffusion data through experimentation is essential to improve on the model. As expected, the sensitivity analysis revealed that membrane porosity, membrane tortuosity, membrane effective thickness and reactor size play a significant role on the performance of the e-ZCMR during the isomerization. Although, this model is of a preliminary nature, still it provides useful assistance in understanding the fundamental behaviour of e-ZCMR during m-Xylene isomerization and offers a platform upon which further modelling studies on m-Xylene isomerization in e-ZCMR can be built. © 2011 Elsevier B.V.Articl

Xylenes Synthesis, Characterization and Physicochemical Properties

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Influence de la méthode de préparation des catalyseurs Cu-SAPO-34 sur les propriétés redox de surface : application à la NH3-SCR des NOx

SSCI-VIDE+CARE+SGI:AGF:GPENational audienceDans la lutte contre la pollution automobile, les normes européennes de plus en plus sévères nécessitent le développement de nouveaux catalyseurs. Dans ce contexte, des zéolites comme les chabazites connues pour être des tamis moléculaires stables en conditions hydrothermales, ont été envisagées comme support de catalyseurs à base de métaux supportés pour la Réduction Catalytique Sélective des NOx par l’ammoniac (SCR-NH3). Cependant, la méthode d’incorporation du métal dans le matériau zéolitique est essentielle pour piloter la proportion de sites actifs de type acide de Bronsted et de Lewis. Il est en effet important de maîtriser la position, le degré d’oxydation et la structure des espèces Cu afin de contrôler l’activité catalytique et l’efficacité dans le temps. Dans cette étude, deux catalyseurs Cu-SAPO-34 ont été préparés soit par échange ionique (EI) soit par synthèse hydrothermale (HT), afin de faire varier la nature des sites actifs de Cu. Diverses techniques (ICP, XRD, XPS, TPD de NH3/NO, DRIFT-NH3) ont été utilisées pour caractériser les catalyseurs qui ont ensuite été mis en œuvre dans la SCR-NH3 afin d’évaluer la contribution respective des différentes espèces actives de cuivre et de préciser leur rôle dans la réaction de SCR-NH3.La caractérisation des catalyseurs a mis en évidence les différentes espèces de Cu induites par leurs méthodes de préparation. Ainsi, les études d’adsorption/désorption de NH3 par analyses DRIFT in situ (Figure 1) et XPS (Tableau 1) ont montré l’absence d’ions Cu en position d’échange (891, 844 cm-1) pour le catalyseur HT et une présence quasi exclusive des oxydes de Cu(I) en surface. Tandis que le catalyseur EI présente à la fois des Cu2+ échangés et des espèces dispersées d’oxydes de Cu(I) et Cu(II) en surface. Cette différence de nature des sites actifs peut expliquer les résultats obtenus en SCR-NH3. Avec le catalyseur EI l’activité est maintenue sur une plus large fenêtre de températures qu’avec le catalyseur HT (Tableau 1). Cette réactivité dès les basses températures est confirmée par les études d’adsorption/désorption de NH3 par DRIFT in situ qui montrent que les espèces Cu2+ en position échangée réagissent plus facilement avec les NH3 adsorbés à proximité (Figure 1) et que l’oxydation du NO en NO2 sur les clusters CuO de surface favorise la réaction de fast-SCR sur la fenêtre de température entre 350-500°C [1]. Pour le catalyseur HT, les résultats montrent que la SCR NH3 se produit majoritairement à plus haute température (350-450°C). Dans ce catalyseur, les espèces de Cu(I) sont les principaux sites actifs pour la réduction des oxydes d’azote [2]. Ces espèces également présentes sur le catalyseur EI permettent aussi d’expliquer l’activité catalytique de ce dernier sur une large gamme de température. En conclusion, les Cu2+ échangés et en surface sont actifs pour la SCR-NH3 à basse température alors que les espèces dispersées d’oxydes de Cu(I) pourront favoriser les réactions à plus haute température, ce qui soulève de nouvelles questions concernent le rôle des différentes espèces de cuivre sur les réactions mises en jeu