Oxidation of Hägg Carbide during High-Temperature Fischer–Tropsch Synthesis: Size-Dependent Thermodynamics and In Situ Observations

磁铁矿 碳化物 氧化剂 费托法 催化作用 巴(单位) 材料科学 氧气 化学 化学工程 冶金 有机化学 物理 工程类 选择性 气象学
作者
Michael Claeys,Eric van Steen,Thys Botha,Renier Crous,Alta C. Ferreira,Avinash Harilal,D.J. Moodley,P. Moodley,E. du Plessis,Jacobus Visagie
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:11 (22): 13866-13879 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acscatal.1c03719
摘要

Hägg carbide (χ-Fe5C2) is considered to be the primary active phase for high-temperature iron-based Fischer–Tropsch synthesis (HTFTS). Hägg carbide may be oxidized to magnetite during FTS depending on the chemical potential of oxygen, μO, which may be related to the partial pressure of the oxidizing agents, H2O or CO2. 3Fe5C2 + 26H2O → 5Fe3O4 + 6CO + 26H2, and 3Fe5C2 + 26CO2 → 5Fe3O4 + 32CO. Magnetite is believed to be active for the water–gas shift reaction but inactive for the HTFTS, and thus, its formation could subsequently contribute to the loss in the FT activity. An in situ magnetometer was used to follow the oxidation behavior of Hägg carbide by either H2O or CO2 under realistic high-temperature FT process conditions. Hägg carbide is not magnetic at the high temperature used for the FT process, while magnetite is. Thus, the transformation of Hägg carbide to magnetite can be followed by tracking its magnetization and by employing in situ X-ray diffraction, at relevant conditions. The results indicated that the oxidation of Hägg carbide and the concurrent catalyst deactivation at these conditions are strongly dependent on the H2O levels present in the reactor. No oxidation was observed at CO2 levels up to 8 bar, while in agreement with the thermodynamic calculations conducted in this study, H2O-induced oxidation was observed at 4 bar during 3 to 20 h exposure. It may be speculated that lower H2O levels could also contribute to Hägg carbide oxidation if the exposure times are longer. Magnetite can be transformed back to Hägg carbide upon lowering the H2O partial pressure or if H2O is removed altogether. This fast reversibility in the phase transformation has also been coupled with an activity gain. More importantly, it has been shown that magnetite may not be solely responsible for the water–gas shift activity during the FTS.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
阿明完成签到 ,获得积分10
刚刚
打打应助hhkj采纳,获得10
5秒前
找找完成签到,获得积分10
6秒前
小李完成签到 ,获得积分10
8秒前
蛋卷完成签到 ,获得积分10
8秒前
氟锑酸完成签到 ,获得积分10
11秒前
YuLu完成签到 ,获得积分10
15秒前
孟祥合完成签到 ,获得积分10
15秒前
香蕉面包完成签到 ,获得积分10
15秒前
i2stay完成签到,获得积分0
17秒前
顺心囧完成签到 ,获得积分10
18秒前
上官枫完成签到 ,获得积分10
20秒前
allin完成签到,获得积分10
21秒前
25秒前
HuLL完成签到 ,获得积分10
25秒前
奥利奥利奥完成签到 ,获得积分10
27秒前
MC123完成签到,获得积分10
27秒前
hhkj发布了新的文献求助10
30秒前
35秒前
37秒前
zhixue2025完成签到 ,获得积分10
38秒前
不机智的大鹅完成签到 ,获得积分10
38秒前
milalala完成签到 ,获得积分10
42秒前
狄绿柏发布了新的文献求助50
43秒前
HHW完成签到 ,获得积分10
45秒前
hhkj完成签到,获得积分10
47秒前
狄绿柏完成签到,获得积分10
50秒前
老实的黑米完成签到 ,获得积分10
51秒前
lele完成签到 ,获得积分10
57秒前
翁雁丝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
缓慢怜菡应助科研通管家采纳,获得20
1分钟前
晚风发布了新的文献求助10
1分钟前
马逑生应助taurielLl采纳,获得10
1分钟前
abtitw完成签到,获得积分10
1分钟前
Qian完成签到 ,获得积分10
1分钟前
美队的Peggy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nano完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Claire完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Applied Min-Max Approach to Missile Guidance and Control 5000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Anionic polymerization of acenaphthylene: identification of impurity species formed as by-products 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6325897
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8142015
关于积分的说明 17071610
捐赠科研通 5378411
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2854159
邀请新用户注册赠送积分活动 1831834
关于科研通互助平台的介绍 1683062