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Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 19428 (2022) Citar este artículo
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La gasolina de pirólisis es el subproducto valioso de la descomposición térmica de fracciones de petróleo más pesadas en una unidad de olefina con alto contenido aromático. Para separar dichos componentes aromáticos, en primer lugar, este producto debe hidrogenarse. En esta contribución, se utilizaron nuevos catalizadores de nanoestructuras derivados del marco zeolítico metal-orgánico, a saber, ZIF-8 y ZIF-67, para investigar su capacidad de hidrogenación. Debido a su gran capacidad de hidrogenación de Nickle, Nickle mejoró las estructuras de ZIF-8 y ZIF-67 mediante síntesis in situ. Además, para mejorar el tamaño de poro de los catalizadores y sus propiedades electrónicas, los catalizadores sintetizados se pirolizaron en medio de nitrógeno a 450 °C y cinco catalizadores, a saber, Co/NC, ZnCo/NC, ZnNi/NC, CoNi/NC y ZnCoNi. /NC fueron creados. Los resultados indicaron que el CoNi/NC mostró un rendimiento de hidrogenación superior (69,5% de conversión de olefinas totales) a los demás. Además, los catalizadores sintetizados sin el proceso de carbonización no tuvieron conversión en el proceso de hidrogenación porque no hay un sitio activo en estas estructuras. Los catalizadores sintetizados actuales pueden competir con los costosos catalizadores de hidrogenación basados en Pt o Pd debido a su gran área superficial y excelentes propiedades electrónicas.
Hay varios usos para la gasolina de pirólisis (PyGas), un subproducto valioso de la descomposición térmica de fracciones de petróleo más pesadas en una unidad de olefina. Contiene hidrocarburos aromáticos como BTX, los derivados y componentes insaturados que incluyen mono y diolefinas. Además, el PyGas, debido a su clasificación típicamente de alto octanaje, se puede contar como una materia prima potencial para la producción de compuestos aromáticos y, por lo tanto, como materia prima de mezcla de gasolina1,2,3. Sin embargo, es indispensable estabilizar los químicos insaturados, que son agentes de goma, para mantener el uso de PyGas en el proceso. Es decir, la hidrogenación catalítica de PyGas ha sido la forma tradicional de estabilizar dichos compuestos4,5. Comienza con la hidrogenación selectiva de diolefinas y alquenilaromáticos a bajas temperaturas sin saturar con otros hidrocarburos insaturados; el producto resultante puede utilizarse como base para mezclas de gasolina y combustible. Después de eso, los aromáticos se hidrogenan por completo para eliminar los azufres u olefinas restantes a altas temperaturas, que es el segundo paso del proceso3,6.
La hidrogenación PyGas ha atraído mucho interés recientemente debido al bajo costo, la toxicidad mínima y la fuerte resistencia a las gomas de los catalizadores de níquel soportados7,8,9. Sin embargo, debido a los agregados masivos de Ni, los catalizadores monometálicos de Ni a menudo han sufrido una pobre eficiencia catalítica. El proceso de hidrogenación PyGas utiliza una variedad de catalizadores bimetálicos basados en Ni, incluidos NiPt10, NiZn11, NiMo12 y NiCo12. Está demostrado que los catalizadores bimetálicos pueden superar a los catalizadores monometálicos en diferentes procesos industriales13,14,15. En comparación con los catalizadores monometálicos de Ni o Ru, se demostró que los catalizadores bimetálicos de NiRu tienen efectos sinérgicos en varios procesos catalíticos16,17,18. Estos clusters o aleaciones son el resultado del estrecho contacto entre los átomos bimetálicos.
En particular, el avance de las características de almacenamiento de hidrógeno de los marcos organometálicos (MOF) en los últimos años ha convertido a la catálisis de hidrogenación en uno de los usos más favorables de los MOF19,20,21,22,23. En la industria química, las reacciones de hidrogenación se aplican ampliamente y un catalizador de hidrogenación eficaz es fundamental en estos procesos. Debido a sus distintos beneficios, los materiales MOF pueden usarse en una amplia variedad de procesos de hidrogenación. Además, los MOF se pueden emplear como soporte para materiales de almacenamiento de hidrógeno altamente dispersos y críticos. Como resultado, los MOF en la catálisis de hidrogenación tienen una ventaja sobre otros catalizadores. Sin embargo, es importante mencionar que no todos los materiales MOF son aptos para la hidrogenación catalítica. Para que los investigadores presenten diseños plausibles, deben tener en cuenta las propiedades únicas de cada material MOF y los diferentes procesos de hidrogenación que ocurren.
Los marcos de imidazol zeolítico (ZIF) son uno de los MOF más estables en términos de condiciones térmicas y químicas y, por lo general, consisten en ligandos basados en imidazolato y un metal divalente (como Zn2+ o Co2+)24,25. Muchos son microporosos y, al igual que las zeolitas, se utilizan en aplicaciones que necesitan un rango reducido de tamaño y forma. Los ZIF y los MOF se han utilizado recientemente para encapsular nanopartículas catalíticamente activas, lo que da como resultado catalizadores para nuevos procesos26,27.
Está claro que los ZIF microporosos no pueden funcionar como un soporte adecuado para la hidrogenación de PyGas. Sin embargo, se ha demostrado que el uso de trietilamina en la síntesis de ZIF-8 y ZIF-67 puede aumentar el rendimiento de producción de estos ZIF hasta en un 90 % y brindarnos una síntesis rentable. También puede aumentar el diámetro medio de poro del resultado. ZIFs debido al impedimento estérico28. Sin embargo, el diámetro medio de los poros todavía no es favorable para aplicaciones catalíticas. Además, las especies de metales intrínsecos en los ZIF no están disponibles como un sitio activo en la forma prístina porque el Co2+ o el Zn2+ están completamente unidos con imidazol mediante enlaces de coordinación. Un paso de carbonización puede aumentar el diámetro medio de los poros aún más además de la liberación de los iones metálicos intrínsecos como sitios metálicos activos durante el paso de pirólisis y convertir 2-MIM en un material de carbono dopado con N que es prometedor para la reacción de hidrogenación debido a su buena electricidad. conductividad29. Por ejemplo, Li et.al doparon Ni en ZIF-67 (sin usar TEA) y después de un paso de pirólisis, lo usaron como electrocatalizador para HER y lo llamaron CoNi/PC. El diámetro de poro medio del electrocatalizador resultante fue de 3,95 nm y la electroconductividad de todas las muestras aumentó después del paso de carbonización debido a la formación de un soporte de carbono dopado con N30.
En este estudio, se sintetizaron y utilizaron nuevos catalizadores de nanoestructura derivados de ZIF-8 y ZIF-67 para la hidrogenación de PyGas. Además, se añadió níquel a las estructuras ZIF durante la síntesis y mejoró su rendimiento de hidrogenación. Para mejorar la distribución del tamaño de poro de los catalizadores desarrollados y también sus propiedades electrónicas, los catalizadores sintetizados se pirolizaron en medio de nitrógeno a 450 °C y cinco catalizadores, a saber, Co/NC, CoZn/NC, NiZn/NC, NiCo/NC y NiCoZn. /NC fueron creados y comparados con el costoso catalizador comercial Pd/Al2O3 en la hidrogenación de olefinas.
Zn (NO3)2⋅6H2O (98 %, Aldrich, Co (NO3)2⋅6H2O (98,0 %, Aldrich) y Ni(NO3)2⋅6H2O (98 %, Aldrich), 2-metilimidazol (2-MeIm, 98 %, Aldrich) y trietilamina (TEA, 99,5 %, Aldrich). La desionización del agua en el sitio fue proporcionada por un sistema interno.
Para sintetizar ZIF-67 se utilizó una relación molar metal:ligando:TEA de 1:4:4. Se usaron 50 mL de agua DI para disolver 1,46 g de Co (NO3)2⋅6H2O. Para la segunda solución, usamos 1.64 g de 2-MeIm y 2.02 g de trietilamina en 50 ml de agua desionizada y agitamos hasta que el 2-MeIm y la trietilamina se disolvieron por completo. La solución de 2-MeIm/TEA se agitó durante la adición gota a gota de la solución de Co y se puede observar que la mezcla se coloreó rápidamente de un púrpura opaco. A continuación, la suspensión se mezcló durante 12 h. Posteriormente, se usó centrifugación para separar la mezcla de síntesis, y luego el sólido se volvió a disolver en agua DI después de eliminar el sobrenadante. Este trabajo se realizó tres veces y el tiempo de centrifugación fue de 10 min para cada etapa. Finalmente, el sólido de la suspensión de ZIF se recuperó, se secó en estufa a 100 °C durante 12 h y se almacenó.
Para sintetizar ZIF-8, se disolvieron 1,49 g de Zn(NO3)2⋅6H2O en 50 ml de agua DI. Se añadieron TEA y 2-MeIm a 50 ml de agua desionizada igual que en el procedimiento de síntesis ZIF-67 y se agitó hasta que la solución se volvió transparente. La solución turbulenta de 2-MeIm/TEA con solución de Zn se agitó durante 12 h después de agregar gota a gota la solución de Zn a 2-MeIm/TEA. El líquido rápidamente se vuelve blanco opaco. Los procesos de centrifugado y secado se realizaron de la misma manera que la síntesis de ZIF-67.
Se disolvieron 1,49 g de Zn (NO3)2⋅6H2O con 1,46 g de Co (NO3)2⋅6H2O en 50 ml de agua DI antes de continuar con el experimento. Se preparó una segunda solución agitando 1,64 g de 2-MeIm (20 mmol) y 2,00 g de TEA (20 mmol) en 50 mL de agua DI hasta que se disolvieron. La solución de 2-Me-Im/TEA se agitó cuando se añadió gota a gota la solución de Co/Zn. La mezcla instantáneamente se volvió púrpura opaca y se continuó agitando durante 12 h. Se usó centrifugación para separar la mezcla de síntesis, y luego el sólido se volvió a disolver en agua DI después de eliminar el sobrenadante. Los procesos de centrifugado y secado se realizaron de la misma manera que la síntesis de ZIF-67.
En 50 ml de agua DI, se disolvieron 1,49 g de Zn (NO3)2⋅6H2O y 1,45 g de Ni (NO3)2⋅6H2O. Era necesario producir una solución de Ni/Zn mezclando soluciones de Zn y Ni. Para la segunda solución, usamos 1.64 g de 2-MeIm y 2 g de TEA en 50 ml de agua desionizada y agitamos hasta que el 2-MeIm y TEA se disolvieron por completo. Después de agregar gota a gota la solución de Zn/Ni a la solución de 2-MeIm/TEA y agitarla durante 12 h, el líquido se volvió verde opaco. Los procesos de centrifugado y secado se realizaron de la misma manera que la síntesis de ZIF-67.
Se utilizó agua destilada para disolver 1,46 g de Co (NO3)2⋅6H2O y 1,45 g de Ni (NO3)2⋅6H2O. Se añadió una solución de Ni a la solución de Co para producir una solución de Ni/Zn. Para la segunda solución, usamos 1.64 g de 2-MeIm y 2 g de TEA en 50 ml de agua desionizada y agitamos hasta que el 2-MeIm y TEA se disolvieron por completo. La solución de 2-MeIm/TEA se agitó cuando se añadió gota a gota la solución de Co/Ni, y la mezcla se coloreó rápidamente de color púrpura opaco. La solución preparada se agitó hasta las 12 h y luego se realizaron los procesos de centrifugado y secado al igual que la síntesis de ZIF-67.
Por separado, se usaron 50 ml de agua DI para disolver 1,49 g de Zn (NO3)2⋅6H2O, 1,46 g de Co(NO3)2⋅6H2O y 1,45 g de Ni(NO3)2⋅6H2O. Posteriormente, usamos 1.64 g de 2-MeIm y 2 g de TEA en 50 ml de agua desionizada y agitamos hasta que el 2-MeIm y TEA se disolvieron por completo. La solución de 2-MeIm/TEA se agitó cuando se añadió gota a gota la solución de Zn/Co/Ni, y la mezcla se coloreó rápidamente de color púrpura opaco. La solución preparada se agitó hasta las 12 h y luego se realizaron los procesos de centrifugado y secado al igual que la síntesis de ZIF-67.
La carbonización de los catalizadores ZIF mencionados anteriormente se llevó a cabo para aumentar sus estabilidades químicas. Los catalizadores basados en ZIF generalmente se carbonizaban colocándolos primero en un bote de combustión de porcelana y luego transportándolos a un horno tubular. Calentamos las muestras con nitrógeno a un caudal de 5 °C/min, carbonizamos a 450 °C durante 3 h. La Figura 1 muestra el proceso de síntesis de NiCo/NC.
Ilustración esquemática de la síntesis del catalizador NiCo/NC.
Bajo circunstancias de operación similares al hidrotratamiento industrial de la unidad PyGas, la prueba de actividad catalítica se realizó en un reactor de lecho fijo con un diámetro interno de 20 mm y una altura de 900 mm (ver Fig. 2). La lana de roca soportaba un lecho que contenía 3 g del catalizador en la zona de temperatura constante del reactor. Las áreas restantes del reactor se rellenaron con bolas de cerámica para evitar una distribución inadecuada de temperatura y transferencia de masa. Un horno eléctrico con forma cilíndrica contenía el reactor. La temperatura y la presión del lecho se midieron utilizando un termopar y un transmisor de presión. Adicionalmente, los flujos de entrada de líquido y gas al reactor fueron regulados y controlados, respectivamente, mediante una bomba de alta presión y un controlador de flujo másico (MFC). Se tomaron muestras del producto del condensador después de que el flujo de salida del reactor hubiera pasado por el separador. La reacción de hidrogenación se realizó bajo una presión de 8 bares de H2 a 220 °C, la H2/HC se consideró de 2,51 y la WHSV de 4 para 3gr de catalizador. La composición de la materia prima del reactor (PyGas) se muestra en la Tabla 1.
Esquema del montaje experimental para la hidrogenación de PyGas.
Se utilizó un microscopio S-4700, Hitachi, Krefeld, Alemania, equipado con FESEM para examinar la morfología de los materiales. Se utilizó radiación Cu-K (λ = 0,15418 nm) en un difractómetro de polvo (Rigaku TTRAX III, Tokio, Japón), que se operó a 30 kV y 20 mA, para la DRX. Se utilizó un ritmo de 4/min para recopilar datos sobre los patrones XRD recopilados en un rango de 5 a 90 en 2 modos. El flujo de nitrógeno (60 cm3/min) se calentó a una velocidad de 10 °C/min usando el método de prueba de estabilidad térmica conocido como análisis termogravimétrico (TGA). Se decidió utilizar un analizador termogravimétrico (TA Instrument 5100, Dynamic TGA Q500, para cuantificar cualquier cambio de peso dependiente de la temperatura en la muestra). Se utilizó la tecnología de porosidad y área de superficie acelerada ASAP 2020 para evaluar las isotermas de adsorción-desorción de N2 a -196 °C y estimar los atributos de superficie de las muestras (Micrometrics, Norcross, GA, EE. UU.). Para P/Po = 0,05–0,3, se utilizó la técnica Brunauer–Emmett–Teller (BET) para calcular las áreas superficiales específicas (SSA) de las muestras. Además, la espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) o espectrometría de masas ICP se utiliza para determinar el porcentaje en peso de metal e hidrocarburo en muestras sintetizadas.
Todas las muestras mostraron un patrón similar a sus ZIF monometálicos (ZIF-8 y ZIF-67) en la Fig. 3. Las muestras polimetálicas que incluyen ZnCo-ZIF, ZnNi-ZIF y ZnCoNi-ZIF mostraron una ligera disminución en su intensidad máxima debido al menor crecimiento de cristales de ZIF. Los patrones XRD de polvo de NiCo-ZIF y NiZn-ZIF preparados se combinan con los de ZIF-67 y ZIF-8 con una disminución en las intensidades máximas. No hay señales de Ni, NiO ni picos amorfos, lo que indica que el níquel está incrustado en la estructura ZIF.
Patrones XRD de polvo de ZIF-67, ZIF-8, CoZn-ZIF, NiCo-ZIF, NiZn-ZIF y NiCoZn-ZIF.
Después del proceso de carbonización, estos patrones de XRD se cambiaron por completo como se muestra en la Fig. 4. Además, los picos de XRD se redujeron drásticamente en comparación con las estructuras ZIF iniciales antes de la carbonización.
Patrones XRD en polvo de muestras después del proceso de carbonización.
Como puede verse en la Fig. 5, las isotermas de adsorción/desorción de N2 de todas las muestras se encuentran entre el tipo I y el tipo IV, mostrando las estructuras micro y mesoporosas. Los bucles de histéresis formados son del tipo H4, lo que puede indicar la presencia de microporos estrechos en forma de hendidura en el material.
Isotermas de adsorción/desorción de N2 de ZIF-67, ZIF-8, CoZn-ZIF, NiCo-ZIF, NiZn-ZIF y NiCoZn-ZIF.
Además, las isotermas de adsorción/desorción de N2 de las muestras después del proceso de carbonización se muestran en la Fig. 6. Como puede verse, las áreas mesoporosas que indican la histéresis se extendieron.
Isotermas de adsorción/desorción de N2 de muestras después del proceso de carbonización.
El área de superficie BET, el diámetro de poro promedio y el volumen de poro total de los catalizadores sintetizados se resumen en la Tabla 2. Como se puede ver, ZIF-67 tiene el área de superficie más alta con el diámetro de poro más bajo. Con la adición de metales secundarios o terceros a las estructuras ZIF, las áreas superficiales disminuyen y los diámetros de los poros aumentan debido al bloqueo de los poros.
Después de un paso de carbonización, las isotermas de adsorción/desorción de N2 de todas las muestras se convirtieron en tipo IV, lo que muestra que todas las muestras se han vuelto mesoporosas debido a la destrucción de la estructura ZIF y la formación de carbono dopado con N. Los bucles de histéresis formados son del tipo H3, lo que indica que los mesoporos incluyen principalmente poros entre partículas. Además, como se ve en la Tabla 3, el diámetro de poro promedio de todas las muestras aumentó. Sin embargo, el área superficial BET de todas las muestras sigue siendo mayor que la de los soportes de catalizadores comunes como el Ɣ-Al2O3 (~ 100 m2/gr).
El punto de descomposición térmica de los ZIF preparados se obtuvo usando TGA (Fig. 7) en el que se observó la evaporación del solvente de la estructura (20% en peso) en el rango inicial de alrededor de 250 °C. La descomposición térmica se inició a aproximadamente 450 °C para todas las muestras.
Análisis TGA de NiZn-ZIF, CoZn-ZIF, NiCo-ZIF y NiCoZn-ZIF preparados.
Para investigar las morfologías a gran escala de los compuestos, hemos llevado a cabo un análisis FE-SEM. Las imágenes SEM del NiCoZn-ZIF inicial sin el procedimiento de carbonización se muestran en la Fig. 8. Estas imágenes revelan que todas las muestras existen de cristales de tamaño nanométrico que tienen casi una forma de dodecaedro rómbico. Además, como puede deducirse de estas imágenes SEM, el tamaño medio de partícula es de 100 nm. Además, se mostraron las imágenes SEM de NiCoZn/NC después del procedimiento de carbonización, como se puede deducir de estas imágenes SEM, el tamaño de partícula promedio es de 400 nm.
Imágenes FESEM de (a) NiCoZn-ZIF y (b) NiCoZn/NC.
De acuerdo con los resultados de ICP-OES que se muestran en la Tabla 4, en ZIF de un solo metal, incluidos ZIF-8 y ZIF-67, los contenidos totales de metal son 33% y 34% respectivamente. En muestras polimetálicas con Níquel, el contenido de Ni fue menor que el contenido de Co y Zn, sin embargo, se utilizaron en igual cantidad en la síntesis. Esto podría deberse al enlace más débil entre Ni2+ y 2-MeIM en comparación con Co2+ y Zn2+ según la teoría de ácidos y bases duros y blandos (HSAB)31 Después del paso de pirólisis, el contenido de metal de todas las muestras disminuyó drásticamente.
Antes de iniciar el proceso de alimentación con PyGas, los catalizadores deben exponerse a medios de hidrógeno para activar sus sitios metálicos mediante el proceso de reducción. Este proceso se realizó durante 2 h a 400 °C y 5 bar.
La figura 9 indica la conversión de cada catalizador en la hidrogenación de PyGas. El catalizador de Pd/Al2O3 comercial mostró una conversión de olefinas totales del 70,9 % y NiCo/NC mostró una conversión de olefinas totales del 69,5 % que realmente puede competir con el catalizador de Pd/Al2O3 comercial de metal noble. Como puede ver, el dopaje con níquel mejoró con éxito las propiedades de hidrogenación de Co/NC de 66,1 a 69,5 % (NiCo/NC) y lo mismo para CoZn/NC de 56,72 a 58,46 % (NiCoZn/NC).
Conversión de olefinas totales en la reacción de hidrogenación.
Además, los detalles de las conversiones de olefinas para C6, C7 y C8 también se muestran en la Fig. 10 para cada catalizador. La conversión de Pd/Al2O3 en la hidrogenación de diferentes olefinas para C6, C7 y C8 por separado es del 85%, 60% y 39%, respectivamente.
Conversión de C6, C7 y C8 en la reacción de hidrogenación.
La disminución de la conversión de olefinas con una cadena de carbono más larga se debe a su difusión más difícil en el soporte. El catalizador NiCo/NC sintetizado mostró una conversión comparable con el catalizador comercial que consta de metales preciosos como el paladio. Además, la conversión de olefinas totales disminuyó, respectivamente para Co/NC, NiCoZn/NC, CoZn/NC y NiZn/NC a medida que disminuían los sitios activos. El NiCo/NC mostró una menor conversión para olefinas C6 (81%) que el catalizador comercial. Aún así, se desempeñó mejor para C7 (70 %) y C8 (48 %) debido a la mayor área de superficie BET y sitios activos más accesibles. Co/NC hidrogenó olefinas C6 como el catalizador comercial (76%) pero mostró un retroceso en la hidrogenación C7 y C8 completamente similar a CoZn/NC. Pero NiZn/NC hizo exactamente lo contrario, no pudo tener una conversión adecuada en la hidrogenación de C6 (61 %) en comparación con el catalizador comercial, sin embargo, lo hizo bien en la hidrogenación de C7 (55 %) y C8 (35 %). ). NiCoZn/NC tuvo un desempeño promedio para los tres tipos de olefinas. Varios tipos de ZIF prístinos no tuvieron ninguna conversión, porque el contenido de metal en los ZIF prístinos está en fase iónica en un enlace coordinativo con el 2-MIM y no puede funcionar como un sitio activo metálico.
En este estudio, se utilizaron nuevos catalizadores de nanoestructura derivados del marco orgánico de metal zeolítico, a saber, ZIF-8 y ZIF-67, para investigar su capacidad de hidrogenación. Debido a su gran capacidad de hidrogenación de Nickle, Nickle mejoró las estructuras de ZIF-8 y ZIF-67 mediante síntesis in situ. Posteriormente, se diseña un paso de pirólisis para convertir los iones metálicos intrínsecos de ZIF-8 y ZIF-67 en nanopartículas metálicas además de convertir el ligando 2-MIM en el material de carbono dopado con N electroconductor como soporte. La reacción de hidrogenación de PyGas fue elegida como un proceso industrial importante en unidades de olefina para evaluar el rendimiento de los catalizadores preparados. Las pruebas de caracterización confirmaron el crédito de nuestro proceso de síntesis. Mostró que mediante la adición de metales secundarios o terceros a las estructuras ZIF, las áreas superficiales disminuyen y los diámetros de los poros aumentan hasta 6,5 nm. Además, el paso de pirólisis tuvo el mismo efecto y aumentó los diámetros de los poros hasta 11,42 nm debido a la destrucción de la estructura ZIF y la formación de materiales de carbono dopados con N.
Además, se puede deducir de los resultados de hidrogenación que el zinc no tiene un impacto significativo en la reacción de hidrogenación. Los catalizadores con especies de Cobalto tuvieron una mejor conversión para olefinas C6 y los catalizadores que tenían especies de Níquel fueron más apropiados para olefinas C7 y C8. En consecuencia, los ZIF polimetálicos, especialmente NiCo/NC, podrían ser un catalizador competitivo para la hidrogenación de PyGas con un 69,5 % de conversión de olefinas en comparación con los catalizadores comerciales de metales nobles como Pd/Al2O3 con un 70,9 % de conversión de olefinas.
Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.
Larriba, M. et al. Extracción de hidrocarburos aromáticos a partir de gasolinas de pirólisis utilizando líquidos iónicos a base de tetratiocianatocobaltato: Estudio experimental y simulación. Proceso de combustible. Tecnología 159, 96–110 (2017).
Artículo CAS Google Académico
Navarro, P. et al. Desaromatización de gasolina de pirólisis por destilación extractiva con tricianometánido de 1-etil-3-metilimidazolio. Proceso de combustible. Tecnología 195, 106156 (2019).
Artículo CAS Google Académico
Zhou, Z., Zeng, T., Cheng, Z. & Yuan, W. Preparación de un catalizador para la hidrogenación selectiva de gasolina de pirólisis. Ing. Ind. química Res. 49, 11112–11118 (2010).
Artículo CAS Google Académico
Gaspar, AB, dos Santos, GR, de Souza Costa, R. & da Silva, MAP Hidrogenación de PYGAS sintético—Efectos de zirconia en Pd/Al2O3. Catal. Hoy 133, 400–405 (2008).
Artículo Google Académico
Yang, Z., Han, J., Fan, Q., Jia, H. y Zhang, F. Hidrogenación catalítica de un modelo de gasolina de pirólisis alimentada sobre catalizadores bimetálicos de NiRu soportados con un contenido de Ru de 0,01 % en peso a 0,1 % en peso. aplicación Catal. A Gen. 568, 183–190 (2018).
Artículo CAS Google Académico
Zhou, Z., Zeng, T., Cheng, Z. & Yuan, W. Catalizador macro-mesoporoso jerárquicamente mejorado por difusión para la hidrogenación selectiva de gasolina de pirólisis. AIChE J. 57, 2198–2206 (2011).
Artículo CAS Google Académico
Enache, DI, Landon, P., Lok, CM, Pollington, SD & Stitt, EH Comparación directa de un lecho percolador y un monolito para la hidrogenación de gasolina de pirólisis. Ing. Ind. química Res. 44, 9431–9439 (2005).
Artículo CAS Google Académico
Wen, X., Li, R., Yang, Y., Chen, J. y Zhang, F. Un catalizador de Ni/Al2O3 de tipo cáscara de huevo derivado del precursor de hidróxidos dobles en capas para la hidrogenación selectiva de gasolina de pirólisis. aplicación Catal. A Gen. 468, 204–215 (2013).
Artículo CAS Google Académico
Hoffer, BW et al. Mejora de la puesta en marcha de reactores de hidrogenación de gasolina de pirólisis mediante la aplicación de catalizadores de Ni/Al2O3 presulfurados ex situ a medida. Combustible 83, 1–8 (2004).
Artículo CAS Google Académico
Betti, C. et al. Efecto de la secuencia de impregnación sobre la actividad y resistencia al azufre de catalizadores bimetálicos Pt–Ni/γ-Al2O3 para la hidrogenación selectiva de estireno. aplicación Catal. A Gen. 435, 181–186 (2012).
Artículo Google Académico
Qian, Y. et al. Mejora de la hidrogenación de gasolina de pirólisis sobre catalizadores de Ni/γ-Al2O3 promovidos por Zn y Mo. Catal. común 12, 851–853 (2011).
Artículo CAS Google Académico
Xiang, J., Wen, X. & Zhang, F. Catalizadores bimetálicos de níquel-cobalto soportados derivados de precursores de hidróxido doble en capas para la hidrogenación selectiva de gasolina de pirólisis. Ing. Ind. química Res. 53, 15600–15610 (2014).
Artículo CAS Google Académico
Ferrando, R., Jellinek, J. & Johnston, RL Nanoaleaciones: De la teoría a las aplicaciones de clústeres de aleaciones y nanopartículas. química Rev. 108, 845–910 (2008).
Artículo CAS PubMed Google Académico
Liu, X., Wang, D. & Li, Y. Síntesis y propiedades catalíticas de nanomateriales bimetálicos con varias arquitecturas. Nano Hoy 7, 448–466 (2012).
Artículo CAS Google Académico
Munoz-Flores, B. M., Kharisov, B. I., Jiménez-Pérez, V. M., Elizondo Martínez, P. & Lopez, S. T. Recent advances in the synthesis and main applications of metallic nanoalloys. Ind. Eng. Chem. Res. 50, 7705–7721 (2011).
Artículo CAS Google Académico
Huang, Y. & Sachtler, WMH Hidrogenación catalítica de nitrilos sobre catalizadores mono y bimetálicos soportados. J. Catal. 188, 215–225 (1999).
Artículo CAS Google Académico
Braos-Garcia , P. , Garcia-Sancho , C. , Infantes-Molina , A. , Rodriguez-Castellon , E. & Jimenez-Lopez , A. Catalizadores bimetálicos soportados en Ru/Ni para la hidrogenación en fase gaseosa de acetonitrilo . aplicación Catalogar. un general 381, 132–144 (2010).
Artículo Google Académico
Yang, Y., Gao, G., Zhang, X. & Li, F. Fabricación fácil de bimetálicos Ru-Ni de composición ajustada en carbono mesoporoso ordenado para la hidrogenación del ácido levulínico. Catálogo ACS. 4, 1419–1425 (2014).
Artículo CAS Google Académico
Murugesan, K. et al. Nanopartículas a base de cobalto preparadas a partir de plantillas de MOF-carbono como catalizadores de hidrogenación eficientes. química ciencia 9, 8553–8560 (2018).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Guo, M., Zhang, M., Liu, R., Zhang, X. y Li, G. Avances de última generación en hidrogenación fotocatalítica: mecanismo de reacción y avances recientes en el marco orgánico metalúrgico (MOF)- catalizadores a base Adv. ciencia 9, 2103361 (2022).
Artículo CAS Google Académico
Sadjadi, S. & Koohestani, F. Compuesto paladado de Cu-BDC MOF y perlita como catalizador eficiente para la hidrogenación de nitroarenos. J. Mol. Estructura. 1250, 131793 (2022).
Artículo CAS Google Académico
Li, Z. et al. Nanorreactor de MOF estabilizado con sílice mesoporosa para la semihidrogenación altamente selectiva de fenilacetileno a través del efecto sinérgico del sitio único de Pd y Ru. Nano Res. 15, 1983-1992 (2022).
Artículo ADS CAS Google Académico
Wang, S. et al. Hidrogenación altamente eficiente de fenol a ciclohexanol sobre catalizadores basados en Ni derivados de Ni-MOF-74. Reaccionar. química Ing. 7, 170–180 (2022).
Artículo Google Académico
Dai, H. et al. Avances recientes en compuestos ZIF-8 para adsorción y eliminación fotocatalítica de contaminantes de aguas residuales: fabricación, aplicaciones y perspectiva. Coord. química Rev. 441, 213985 (2021).
Artículo CAS Google Académico
Lai, Z. Desarrollo de membranas ZIF-8: Oportunidades y desafíos para aplicaciones comerciales. actual Opinión química Ing. 20, 78–85 (2018).
Artículo Google Académico
Su, T., Lu, G.-P., Sun, K.-K., Zhang, M. & Cai, C. Nanocompuestos de carbono poroso dopado con N/metal derivado de ZIF: catalizadores eficientes para transformaciones orgánicas. Catal. ciencia Tecnología 12, 2106–2121 (2022).
Artículo CAS Google Académico
Zhong, G., Liu, D. & Zhang, J. La aplicación de ZIF-67 y sus derivados: adsorción, separación, electroquímica y catalizadores. J.Mater. química 6, 1887–1899 (2018).
Artículo CAS Google Académico
Butova, VV, Budnyk, AP, Bulanova, EA, Lamberti, C. & Soldatov, AV Síntesis hidrotermal de ZIF-8 de área superficial alta con uso mínimo de TEA. Ciencia del estado sólido 69, 13–21 (2017).
Artículo ADS CAS Google Académico
Lee, JG et al. Evolución estructural de catalizadores derivados de ZIF-67 para hidrogenación de furfural. J. Catal. 392, 302–312 (2020).
Artículo CAS Google Académico
Zhao, L. et al. ZIF-67 derivó de carbono poroso co-dopado con Co, Fe, Ni como un electrocatalizador eficiente para la reacción de evolución de hidrógeno. J. Materia porosa. 27, 1685-1690 (2020).
Artículo CAS Google Académico
Pearson, RG Ácidos y bases duros y blandos, HSAB, parte 1: Principios fundamentales. J. Chem. Educ. 45, 581 (1968).
Artículo CAS Google Académico
Descargar referencias
Departamento de Ingeniería Química, Universidad Tecnológica de Amirkabir (Politécnico de Teherán), Campus de Mahshahr, Mahshahr, Irán
Alireza Baghban, Hossein Ezedin Nejadian y Sajjad Habibzadeh
Laboratorio de Reacción de Superficie y Materiales Energéticos Avanzados, Departamento de Ingeniería Química, Universidad Tecnológica de Amirkabir (Politécnico de Teherán), Teherán, Irán
Sajjad Habibzadeh
Departamento de Ingeniería Química, Universidad Tecnológica de Amirkabir, Teherán, Irán
Farzin Zokaee Ashtiani
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Todos los autores contribuyeron en redacción, concepción, medición experimental y recursos.
Correspondencia a Alireza Baghban o Sajjad Habibzadeh.
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
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Reimpresiones y permisos
Baghban, A., Ezedin Nejadian, H., Habibzadeh, S. et al. Hidrogenación de gasolina de pirólisis mediante nuevos catalizadores derivados de MOF dopado con Ni de ZIF-8 y ZIF-67. Informe científico 12, 19428 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-24071-2
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Recibido: 14 Agosto 2022
Aceptado: 09 noviembre 2022
Publicado: 12 noviembre 2022
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-24071-2
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