journal article·2020-08-24

Highly Dispersed Ni/Silica by Carbonization–Calcination of a Chelated Precursor for Coke-Free Dry Reforming of Methane

Sonali Das, Ashok Jangam, Shibo Xi, Armando Borgna, Kus Hidajat, Sibudjing Kawi

ACS Applied Energy Materials· Volume 3· Issue 8
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Abstract

Catalyst deactivation by coke deposition is one of the primary challenges for dry reforming of methane (DRM) to produce syngas. In this study, we report the synthesis of highly dispersed Ni/silica catalysts (∼2.3 nm Ni particles) that exhibit excellent resistance to coke formation and deactivation in DRM by virtue of very small metal particle size, strong metal–support interaction, and sinter resistance, which hinders the formation and growth of filamentous coke. A facile citric acid-chelated nickel impregnation method followed by sequential carbonization/calcination treatment is developed to synthesize this highly dispersed catalyst. Compared to reference Ni/silica catalysts prepared by the impregnation method, the reported catalyst exhibits 2.5 times specific DRM activity and remarkably high coke resistance with stable performance and negligible coke formation after 100 h on stream. Extensive material characterization using extended X-ray absorption fine structure, high-resolution transmission electron microscopy, Raman, Fourier transform infrared spectroscopy, H2 temperature-programmed reduction, and mass spectrometry analyses reveals insights into the effect of the synthesis process on the metal dispersion in the catalyst. The reported synthesis method is also observed to increase the density of basic surface sites on the catalyst, which are beneficial for CO2 activation and coke removal in DRM. The simplicity of the synthesis process and the excellent coke resistance of the resultant catalyst make it promising for large-scale application in DRM and other reforming reactions.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Catalysts for Methane Reforming · Catalytic Processes in Materials Science · Catalysis and Oxidation Reactions

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore, Singapore 119260, Republic of Singapore

Institute of Chemical and Engineering Sciences, A*STAR, 1 Pesek Road, Jurong Island, 627833 Singapore

Funding

Agency for Science, Technology and Research · Ministry of Education - Singapore · National Research Foundation Singapore

References (87)

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