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
Co3O4
CoO
NAP-XPS in situ
NEXAF in situ
Oxydation préférentielle du CO
Vanadium
Manganèse
DRIFT operando
Pression atmosphérique NEXAFS
Operando
Site actif
Co3O4
CoO
In situ NAP-XPS
In situ NEXAFs
CO preferential oxidation
Vanadium
Manganese
Active site
Operando DRIFTs
Atmospheric pressure NEXAFS
Operando
541
Chimie physique et théorique
Catalyseurs au cobalt
Sites actifs (biochimie)
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.
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.
Electronic Thesis or Dissertation
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20084332
Université de Strasbourg
Strasbourg
2022-12-31
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12946402
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https://theses.hal.science/tel-03626603
https://theses.hal.science/tel-03626603
https://theses.hal.science/tel-03626603
https://theses.hal.science/tel-03626603
Zhong
Liping
1992-02-16
CN
257189351
https://theses.fr/2020STRAF026
2020STRAF026
https://doi.org/10.70675/ac261c16z58d5z405az9c0dz1d53cb876fb6
2020-12-15
Chimie physique
Strasbourg
131056549
Doctorat
Docteur es
non
oui
Zafeiratos
Spyridon
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184396484
Roger
Anne-Cécile
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
111045754
111045754
Teschner
Detre
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
196196051
196196051
Centi
Gabriele
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Vajda
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Berlier
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Bion
Nicolas
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069502838
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École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
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Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
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Spyridon
Roger
Anne-Cécile
Teschner
Detre
Centi
Gabriele
Vajda
Stefan
Berlier
Gloria
Bion
Nicolas
École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (Strasbourg)
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20084332