Mekanismestude av platinaavsetning på hydrotalsitt med ulike karakteriseringsmetoder

Abstract

SAMMENDRAG

Ukalsinert og kalsinert hydrotalsitt har blitt impregnert fra en løsning av heksakloroplatina (H2PtCl6). H2PtCl6 var løst opp i enten ionebyttet vann eller etanol. pH i impregneringsløsningen og atmosfæren har også blitt justert. Resultatene fra en rekke analysemetoder (ICP-AES, XRD, XPS, TPD) har vist at ingen av de overnevnte parameterne påvirker avsetningsmekanismen for Pt. Alle resultatene tyder på at platina avsettes ved fysisorpsjon. Fysisorpsjonen finner sted ved elektrostatisk tiltrekning mellom protonert hydrotalsittoverflate og de negativt ladete platinaionene. Mengden adsorbert platina avtar lineært med økning i pH i både vann- og etanolløsningen av H2PtCl6. Ved impregnering av hydrotalsitt (både ukalsinert og kalsinert) fra etanolløsning av H2PtCl6 blir det avsatt mellom tre og sju ganger mer platina enn ved impregnering fra vannløsning av H2PtCl6. Størrelsen på de adsorberte partiklene varierer hovedsakelig mellom 0,5 og 6 nm. Forskjellene i løsningsmidlenes polaritet og evnen til å solvatisere ioner er grunnen til at det blir avsatt mer platina fra etanolløsning enn fra vannløsning av H2PtCl6.

Dehydrogenering av propan ble brukt som proberaksjon under testingen av den katalytiske aktiviteten til fire prøver (Pt/HTuk.H2O, Pt/HTk.H2O, Pt/HTuk.EtOH, Pt/HTk.EtOH). Prøvene Pt/HTuk.H2O, Pt/HTuk.EtOH og Pt/HTk.EtOH viser en nedgang i aktiviteten med tiden, mens Pt/HTk.H2O viser en midlertidig økning i omsetningen med tiden. Denne økningen skyldes diffusjon av platinapartikler ut fra hydrotalsittstrukturen og ut til overflaten. Etter stabilisering av konsentrasjonen av platinapartikler på overflaten viser også denne katalysatoren en nedgang i aktiviteten med tiden. Aktivitetene til de fire katalysatorene er egentlig ganske like. Samtlige prøver viser også omtrent samme selektivitet for propen, selv om de ikke inneholder like mye platina og størrelsen på platinapartiklene varierer fra prøve til prøve. Sintring av platina er årsaken til at katalysatorene viser lignende katalytiske egenskaper med hensyn på aktivitet og selektivitet.