Controlled Preparation of Co3O4@porous-SiO2 Nanocomposites for Fischer–Tropsch Synthesis

Abstract

Monodispersible Co 3 O 4 nanoparticles were prepared via a facile solvothermal route using polyvinylpyrrolidone (PVP) as capping agent and the porous silica shell was then coated by means of the Stöber process to fabricate Co 3 O 4 @porous-SiO 2 (Co 3 O 4 @p-SiO 2 ) nanocomposites. The particle size of Co 3 O 4 and porous silica shell thickness of Co 3 O 4 @p-SiO 2 nanocomposites could be easily controlled through changing the amount of PVP and tetraethoxysilane, respectively. The high resolution transmission electron microscopy results, together with the X-ray diffraction results, indicated that monodispersible Co 3 O 4 nanoparticles were successfully prepared and uniformly encapsulated by porous silica. During the growth of silica shell, the PVP was trapped and dispersed in the silica shell. As a result, the porous silica shell was obtained after burning off the PVP and a positive correlation existed between the Brunauer-Emmett-Teller surface area of the porous silica shell and quantity of PVP in the original Co 3 O 4 nanoparticles. Compared with the Co/SiO 2 reference catalyst, CO conversion of the Co@p-SiO 2 model catalyst was more stable and higher in a period of 240 h, and hydrocarbon selectivity towards C 5 -C 18 fraction was also higher than that of the Co/SiO 2 catalyst. The results of analysis for the Co@p-SiO 2 catalyst showed that core@shell structure could maintain high dispersion of Co particles so as to provide higher number of Co active sites, and enhance selectivity towards C 5 -C 18 fraction due to confined structure of porous channel in the silica shell.

Aerosol‐Synthesis of Porous Catalyst Particles with Tailored Pores and Tunable Metal Particle Size

“…Der erste Schritt der Zweischrittmethode besteht aus der Herstellung der kolloidalen Co 3 O 4 ‐Partikel‐Lösung. Hierbei wird die PVP‐Konzentration während der Solvothermalsynthese dazu benutzt, das Wachstum der Co 3 O 4 ‐Kristalle zu steuern und somit die Partikelgrößenverteilung zu beeinflussen, wie von Xie et al beschrieben wurde. Mit einer Erhöhung der PVP‐Konzentration lässt sich eine Verringerung des Kristallwachstums erreichen.…”

“…Tetraethylorthosilicat (TEOS), und unter Verwendung von Polymertemplaten zunächst in einem vorgelagerten Schritt Trägerstrukturen mit definierten Eigenschaften wie Oberfläche und Porosität herstellen und dann in einem nachfolgenden Schritt nassimprägnieren oder es wird bereits im ersten Schritt direkt Aktivmaterial hinzugegeben, das sich dann in den entstehenden Strukturen einlagert . Alternativ lassen sich auch zunächst kristalline Cobaltoxidpartikel in Suspension herstellen und diese dann mit einer Beschichtung ausgehend von einer Precursorsubstanz versehen , , um so mesoporöse Systeme zu generieren. Eine einfache Methode ist die Verwendung von industriell hergestellten Silicasuspensionen als Trägersubstanz.…”

“…In der ersten Methode, die als Zweischrittsynthese bezeichnet wird, wird eine Suspension kolliodalen Siliciumoxids mit einer bestimmten Menge Polyvinylpyrrolidon (PVP) und einer Suspension aus vorgefertigten Co 3 O 4 ‐Partikeln vermischt und versprüht. Die Co 3 O 4 ‐Suspension wird mittels eines Autoklaven und einer Solvothermalsynthese auf Basis von Cobaltnitrat und Ethanol hergestellt, wobei sich die Partikelgröße der Co 3 O 4 ‐Partikel über die Zugabe von PVP in diesem Schritt steuern lässt, wie durch Xie et al beschrieben. Mit der Zugabe von mehr PVP verringert sich die mittlere Größe der Co 3 O 4 ‐Partikel in der Suspension.…”

Catalytic complete oxidation of acetylene and propene over clay versus cordierite honeycomb monoliths without and with chemical vapor deposited cobalt oxide

“…So far, the above-discussed data strongly suggest the influence of the support nature on the behavior of the Co 3 O 4 leading to favorable interaction between Co 3 O 4 film and clay surface, causing the improvement in the mobility of surface oxygen of the film and thus increasing its catalytic performance [46], which is not the case of cordierite support favoring the formation of large particle size decreasing the catalytic performance of the Co 3 O 4 [47]. Figure 9 shows the profiles of the CO yield as a function of the reaction temperature.…”

A sinter resistant Co Fischer-Tropsch catalyst promoted with Ru and supported on titania encapsulated by mesoporous silica

“…These re-duction peaks correspond to the following phase transitions (i) Co3O4 → CoO and (ii) CoO → Co at 320 °C and 490 °C respectively. In compar-ison, the interaction of a silica shell on the Co/TiO2 catalyst increased the reduction temperatures for these transitions (350 and 540 °C) due to the increased metal support interactions induced by the oxidic silica shell [5,22,25,26]. A peak between 550 and 700 °C is also observed, presumably due to spinel formation of cobalt silicates and titanates mixed metal oxides.…”