Atomic-level understanding of co-based catalysts for CO preferential oxidation in H2-rich feedstock
Compréhension à l'échelle atomique du fonctionnement des catalyseurs à base de CO pour l'oxydation préférentielle du CO en milieu riche en H2
Résumé
Catalytic performance is known to be influenced by several factors, with the catalysts’ surface oxidation state being the most prominent of all. Cobalt appears as one of the most promising materials for preferential oxidation of carbon monoxide in hydrogen rich mixtures (COPrOx). However, the oxidation state of the active sites on cobalt-based catalysts for COPrOx is a subject of intense debate. In this thesis, we use operando NAP-XPS and NEXAFS combined with DFT and other in situ and ex situ characterization methods to correlate COPrOx activity and cobalt oxidation state. Based on NAP-XPS and NEXAFs results, we identified CoO as the optimum cobalt oxidation state, while first principal calculations provided a rational explanation of this finding. We also noted that CoO is metastable and oxidizes fast under COPrOx conditions leading to catalyst deactivation.
Les performances d’un catalyseur sont connues pour être influencées par plusieurs facteurs, l’état d’oxydation de surface étant l'un des plus importants. Les catalyseurs à base de cobalt, qui apparaissent comme des matériaux prometteurs pour la réaction d'oxydation préférentielle du monoxyde de carbone dans un mélange riche en hydrogène (COPrOx), font cependant l'objet d'un débat intense ., au sujet de l'état d'oxydation de leurs sites actifs durant la réaction. Dans cette thèse, nous avons utilisé la technique de NAP-XPS en operando combinée avec d'autres méthodes de caractérisations in et ex situ pour corréler l'activité COPrOx à l'état d'oxydation du cobalt. Sur la base des résultats de NAP-XPS et NEXAF, CoO a été identifiée comme la phase optimale pour la COPrOx, tandis que les premiers calculs modélisation ont permis d’expliquer cettedécouverte. Il a également été noté que CoO est métastable et s'oxyde rapidement dans des conditions COPrOx conduisant à la désactivation du catalyseur.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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