Effect of support nature on the cobalt-catalyzed CO2 hydrogenation

CO2 hydrogenation to value added chemicals/fuels has gained considerable interest, in terms of sustainable energy and environmental mitigation. In this regard, the present work aims to investigate the CO2 methanation performance of cobalt-based catalysts supported on different metal oxides (MxOy: CeO2, ZrO2, Gd2O3, ZnO) at low temperatures (200–300 °C) and under atmospheric pressure. Various characterization methods, such as N2 adsorption-desorption at −196 °C, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and temperature-programmed reduction (TPR), were employed to correlate the structural and surface properties of the materials with their catalytic activity. The results revealed a significant impact of support nature on the CO2 hydrogenation performance. The following order, in terms of CH4 yield (YCH4), was recorded at 300 °C: Co/CeO2 (∼96%) > Co/ZnO (∼54%) > Co/G2O3 (∼53%) ∼ Co/ZrO2 (∼53%). On the basis of the characterization results, the superiority of Co/CeO2 catalyst can be mainly ascribed to its enhanced reducibility linked to Co-Ceria interactions. Moreover, Co/CeO2 demonstrated a stable conversion/selectivity performance under subsequent reaction cycles, in contrast to Co/ZnO, which progressively activated under reaction conditions. The latter is related with the modifications induced in elemental chemical states and surface composition of Co/ZnO upon pretreatment in reaction conditions, in contrast to Co/CeO2 sample where a stable surface performance was observedLa hidrogenación de CO 2 a productos químicos/combustibles de valor agregado ha ganado un interés considerable, en términos de energía sostenible y mitigación ambiental. En este sentido, el presente trabajo tiene como objetivo investigar el comportamiento de metanización de CO 2 de catalizadores a base de cobalto soportados sobre diferentes óxidos metálicos (M x O y : CeO 2 , ZrO 2 , Gd 2 O 3 , ZnO) a bajas temperaturas (200– 300 °C) y bajo presión atmosférica. Varios métodos de caracterización, como la adsorción-desorción de N 2 a −196 °C, difracción de rayos X (XRD), espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y reducción de temperatura programada (TPR), se emplearon para correlacionar las propiedades estructurales y superficiales de los materiales con su actividad catalítica. Los resultados revelaron un impacto significativo de la naturaleza del soporte en el rendimiento de hidrogenación de CO2. El siguiente orden, en términos de producción de CH 4 (Y CH4 ), se registró a 300 °C: Co/CeO 2 (∼96 %) > Co/ZnO (∼54 %) > Co/G 2 O 3 (∼53 %) ∼ Co/ZrO 2 (∼53%). Sobre la base de los resultados de la caracterización, la superioridad de Co/CeO 2El catalizador se puede atribuir principalmente a su mayor capacidad de reducción vinculada a las interacciones de Co-Ceria. Además, Co/CeO 2 demostró un rendimiento de conversión/selectividad estable en los ciclos de reacción posteriores, en contraste con Co/ZnO, que se activó progresivamente en las condiciones de reacción. Esto último está relacionado con las modificaciones inducidas en los estados químicos elementales y la composición superficial de Co/ZnO tras el pretratamiento en condiciones de reacción, en contraste con la muestra de Co/CeO 2 donde se observó un comportamiento superficial establ

Enhancement of Ammonia Synthesis on a Co3Mo3N-Ag Electrocatalyst in a K-βAl2O3 Solid Electrolyte Cell

The electrochemical promotion of ammonia synthesis by potassium ions (K+) on a Co3Mo3N-Ag electrocatalyst was studied in a K-β″-Al2O3 solid electrolyte cell. The effect of temperature (400–550 °C), PH2/PN2 feed composition (1.0, 3.0 and 6.0) and applied voltage was explored in detail. The catalyst was prepared by ammonolysis of the mixed oxide and was characterized by XRD and SEM. A volcano-type behavior was found, i.e., around 1% of potassium per total moles of Co3Mo3N improved the ammonia formation rate by as much as 48%. However, high percentages of potassium act as poison for the reaction, possibly due to the formation of K–N–H compounds that block the active sites. Faradaic efficiency (Λ) values close to 300 are for the first time reported in NH3 synthesisSe estudió la promoción electroquímica de la síntesis de amoníaco por iones de potasio (K + ) en un electrocatalizador de Co 3 Mo 3 N-Ag en una celda de electrolito sólido de K-β″-Al 2 O 3 . Se exploró en detalle el efecto de la temperatura (400–550 °C), la composición de alimentación de P H 2 / P N 2 (1,0, 3,0 y 6,0) y el voltaje aplicado. El catalizador se preparó por amonólisis del óxido mixto y se caracterizó por XRD y SEM. Se encontró un comportamiento tipo volcán, es decir, alrededor del 1% de potasio por moles totales de Co 3 Mo 3N mejoró la tasa de formación de amoníaco hasta en un 48%. Sin embargo, altos porcentajes de potasio actúan como veneno para la reacción, posiblemente debido a la formación de compuestos K-N-H que bloquean los sitios activos. Se reportan por primera vez valores de eficiencia faradaica (Λ) cercanos a 300 en la síntesis de NH