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Effects of Potassium and Manganese Promoters on Nitrogen-Doped Carbon Nanotube-Supported Iron Catalysts for CO_2 Hydrogenation

引用

Engineering 2017年第3期3卷 385-392页

作者： praewpilin kangvansura Ly May Chew Chanapa Kongmark Phatchada Santawaja Holger Ruland Wei Xia Hans Schulz Attera Worayingyong Martin Muhler Sciennfic Equipment Center Faculty of Science Kasetsart University Bangkok 10900 Thailand Laboratory of Industrial Chemistry Ruhr-University Bochum Bochum 44780. Germany Department of Materials Science Faculty of Science Kasetsart University Bangkok 10900 Thailand Department of Chemistry Faculty of Science Kasetsart University Bangkok 10900 Thailand Engler-Bunte-lnstitute Karlsruhe Institute of Technology Karlsruhe 76131 Germany

Nitrogen-doped carbon nanotubes （NCNTs） were used as a support for iron （Fe） nanoparticles applied in car- bon dioxide （CO_2） hydrogenation at 633 K and 25 bar （1 bar = 10-5 Pa）. The Fe/NCNT catalyst promoted with both potassium （K） and manganese （Mn） showed high performance in CO_2 hydrogenation, reaching 34.9% conversion with a gas hourly space velocity （GHSV） of 3.1 L-（g·h）-1. Product selectivities were high for olefin products and low for short-chain alkanes for the K-promoted catalysts. When Fe/NCNT catalyst was promot- ed with both K and Mn, the catalytic activity was stable for 60 h of reaction time. The structural effect of the Mn promoter was demonstrated by X-ray diffraction （XRD）, temperature-programmed reduction （TPR） with molecular hydrogen （H2）, and in situ X-ray absorption near-edge structure （XANES） analysis. The Mn pro- moter stabilized wtistite （FeO） as an intermediate and lowered the TPR onset temperature. Catalytic ammo- nia （NH_3） decomposition was used as an additional probe reaction for characterizing the promoter effects. The Fe/NCNT catalyst promoted with both K and Mn had the highest catalytic activity, and the Mn-promoted Fe/NCNT catalysts had the highest thermal stability under reducing conditions.

关键词： CO_2 hydrogenation Iron catalyst Nitrogen-doped carbon nanotubes Manganese promoter Potassium promoter

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