Hydrogénation de l'essence de pyrolyse par le nouveau Ni

Oct 04, 2023

Scientific Reports volume 12, Numéro d’article: 19428 (2022) Citer cet article

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L’essence de pyrolyse est le sous-produit précieux de la dégradation thermique de fractions d’huile plus lourdes dans une unité d’oléfine à haute teneur en aromatiques. Pour séparer ces composants aromatiques, ce produit doit d’abord être hydrogéné. Dans cette contribution, de nouveaux catalyseurs de nanostructures dérivés du cadre métal-organique zéolitique, à savoir ZIF-8 et ZIF-67, ont été utilisés pour étudier leur capacité d’hydrogénation. En raison de sa grande capacité d’hydrogénation de Nickle, les structures du ZIF-8 et du ZIF-67 ont été améliorées par Nickle grâce à la synthèse in situ. De plus, pour améliorer la taille des pores des catalyseurs et leurs propriétés électroniques, les catalyseurs synthétisés ont été pyrolysés sous milieu azoté à 450 °C, et cinq catalyseurs, à savoir Co/NC, ZnCo/NC, ZnNi/NC, CoNi/NC et ZnCoNi/NC, ont été créés. Les résultats ont indiqué que la CoNi/NC a montré une performance d’hydrogénation supérieure (conversion de 69,5 % des oléfines totales) en d’autres. De plus, les catalyseurs synthétisés sans le processus de carbonisation n’ont pas eu de conversion dans le processus d’hydrogénation car il n’y a pas de site actif dans ces structures. Les catalyseurs synthétisés actuels peuvent concurrencer les coûteux catalyseurs d’hydrogénation à base de Pt ou de en raison de leur grande surface et de leurs grandes propriétés électroniques.

Il existe plusieurs utilisations de l’essence de pyrolyse (PyGas), un sous-produit précieux de la décomposition thermique de fractions d’huile plus lourdes dans une unité d’oléfine. Il contient des hydrocarbures aromatiques tels que le BTX, les dérivés et les composants insaturés, y compris les mono- et di-oléfines. De plus, le PyGas, en raison d’un indice d’octane généralement élevé, peut être considéré comme une matière première potentielle pour la production d’aromatiques et, par conséquent, comme un mélange d’essence1,2,3. Cependant, il est indispensable de stabiliser les produits chimiques insaturés, qui sont des agents de gomme, pour maintenir l’utilisation de PyGas dans le processus. À savoir, l’hydrogénation catalytique de PyGas a été le moyen traditionnel de stabiliser ces composés4,5. Il commence par l’hydrogénation sélective des dioléfines et des aromatiques alcényles à basse température sans saturation avec d’autres hydrocarbures insaturés; Le produit résultant peut être utilisé comme base pour les mélanges de carburant à essence. Après cela, les aromatiques sont entièrement hydrogénés pour éliminer les soufres ou oléfines restants à haute température, ce qui constitue la deuxième étape du processus3,6.

L’hydrogénation de PyGas a récemment suscité beaucoup d’intérêt en raison du coût peu coûteux, de la toxicité minimale et de la forte résistance des catalyseurs au nickel supportés7,8,9. Cependant, en raison des agrégats massifs de Ni, les catalyseurs monométalliques de Ni ont souvent souffert d’une faible efficacité catalytique. Le procédé d’hydrogénation PyGas utilise une variété de catalyseurs bimétalliques à base de Ni, notamment NiPt10, NiZn11, NiMo12 et NiCo12. Il est démontré que les catalyseurs bimétalliques peuvent surpasser les catalyseurs monométalliques dans différents procédés industriels13,14,15. Par rapport aux catalyseurs monométalliques Ni ou Ru, il a été démontré que les catalyseurs bimétalliques NiRu avaient des effets synergiques dans divers processus catalytiques16,17,18. Ces amas ou alliages sont le résultat du contact étroit entre les atomes bimétalliques.

En particulier, l’avancement des caractéristiques de stockage de l’hydrogène des structures organométalliques (MOF) au cours des dernières années a fait de la catalyse d’hydrogénation l’une des utilisations les plus favorables des MOF19,20,21,22,23. Dans l’industrie chimique, les réactions d’hydrogénation sont largement appliquées, et un catalyseur d’hydrogénation efficace est essentiel dans ces processus. En raison de leurs avantages distincts, les matériaux MOF peuvent être utilisés dans une grande variété de procédés d’hydrogénation. En outre, les MOF peuvent être utilisés à la fois comme support pour les matériaux de stockage d’hydrogène très dispersés et critiques. En conséquence, les MOF en catalyse d’hydrogénation ont un avantage sur les autres catalyseurs. Cependant, il est essentiel de mentionner que tous les matériaux MOF ne conviennent pas à l’hydrogénation catalytique. Pour que les chercheurs puissent proposer des conceptions plausibles, ils doivent prendre en compte les propriétés uniques de chaque matériau MOF et les différents processus d’hydrogénation qui se produisent.

Les structures zéolitiques imidazoles (ZIF) sont l’un des MOF les plus stables en termes de conditions thermiques et chimiques et elles sont généralement constituées de ligands à base d’imidazolate et d’un métal divalent (tel que Zn2+ ou Co2+)24,25. Beaucoup sont microporeux et, comme les zéolithes, sont utilisés dans des applications qui ne nécessitent qu’une gamme étroite de taille et de forme. Les ZIF et les MOF ont récemment été utilisés pour encapsuler des nanoparticules catalytiquement actives, ce qui a donné lieu à des catalyseurs pour de nouveaux procédés26,27.

Il est clair que les ZIF microporeux ne peuvent pas fonctionner comme un support approprié pour l’hydrogénation des PyGas. Néanmoins, il a été prouvé que l’utilisation de triéthylamine dans la synthèse ZIF-8 et ZIF-67 peut augmenter le rendement de production de ces ZIF jusqu’à 90% et nous donner une synthèse rentable et peut également augmenter le diamètre moyen des pores des ZIF résultants parce que l’obstacle stérique28. Cependant, le diamètre moyen des pores n’est toujours pas favorable aux applications catalytiques. En outre, les espèces métalliques intrinsèques dans les ZIF ne sont pas disponibles en tant que site actif sous forme vierge parce que le Co2+ ou le Zn2+ sont entièrement liés à l’imidazole par des liaisons coordinatives. Une étape de carbonisation peut augmenter encore plus le diamètre moyen des pores en plus de la libération des ions métalliques intrinsèques en tant que sites actifs métalliques pendant l’étape de pyrolyse et de la transformation du 2-MIM en un matériau carboné dopé au N, ce qui est prometteur pour la réaction d’hydrogénation en raison de sa bonne conductivité électrique29. Par exemple, Li et.al dopé Ni dans ZIF-67 (sans utiliser de TEA) et après une étape de pyrolyse, ils l’ont utilisé comme électrocatalyseur pour HER et l’ont nommé CoNi/PC. Le diamètre moyen des pores de l’électrocatalyseur résultant était de 3,95 nm et l’électroconductivité de tous les échantillons a augmenté après l’étape de carbonisation en raison de la formation d’un support de carbone dopé à l’azote30.

Dans cette étude, de nouveaux catalyseurs de nanostructure dérivés de ZIF-8 et ZIF-67 ont été synthétisés et utilisés pour l’hydrogénation de PyGas. De plus, Nickle a été ajouté aux structures ZIF pendant la synthèse et a amélioré leurs performances d’hydrogénation. Pour améliorer la distribution de la taille des pores des catalyseurs développés et leurs propriétés électroniques, les catalyseurs synthétisés ont été pyrolysés sous milieu azoté à 450 ° C et cinq catalyseurs, à savoir Co / NC, CoZn / NC, NiZn / NC, NiCo / NC et NiCoZn / NC ont été créés et comparés au catalyseur commercial coûteux / Al2O3 dans l’hydrogénation des oléfines.

Zn (NO3)2⋅6H2O (98 %, Aldrich, Co (NO3)2⋅6H2O (98,0 %, Aldrich) et Ni(NO3)2⋅6H2O (98 %, Aldrich), le 2-méthylimidazole (2-MeIm, 98 %, Aldrich) et la triéthylamine (TEA, 99,5 %, Aldrich) étaient employés. La désionisation de l’eau sur place a été assurée par un système interne.

Pour synthétiser ZIF-67, un rapport molaire métal: ligand: TEA de 1: 4: 4 a été utilisé. 50 mL d’eau DI ont été utilisés pour dissoudre 1,46 g de Co (NO3)2⋅6H2O. Pour la deuxième solution, nous avons utilisé 1,64 g de 2-MeIm et 2,02 g de triéthylamine dans 50 ml d’eau désionisée et agité jusqu’à dissolution complète du 2-MeIm et de la triéthylamine. La solution 2-MeIm/TEA tourbillonnait lors de l’ajout goutte à goutte de la solution de Co et on peut observer que le mélange s’est rapidement coloré en violet opaque. La suspension a ensuite été mélangée pendant 12 h. Par la suite, la centrifugation a été utilisée pour séparer le mélange de synthèse, puis le solide a été redissous dans de l’eau DI après l’élimination du surnageant. Ce travail a été effectué trois fois et le temps de centrifugation était de 10 min pour chaque étape. Enfin, la suspension solide ZIF a été récupérée, séchée dans une étuve à 100 °C pendant 12 h et stockée.

Pour synthétiser ZIF-8, 1,49 g de Zn(NO3)2⋅6H2O a été dissous dans 50 ml d’eau DI. Le TEA et le 2-MeIm ont été ajoutés à 50 mL d’eau DI comme la procédure de synthèse ZIF-67 et agités jusqu’à ce que la solution soit claire. Une solution tourbillonnante de 2-MeIm/TEA avec une solution de Zn a été agitée pendant 12 h après avoir ajouté goutte à goutte la solution de Zn à 2-MeIm/TEA. Le liquide devient rapidement blanc opaque. Les processus de centrifugation et de séchage ont été effectués de la même manière que la synthèse ZIF-67.

1,49 g de Zn (NO3)2⋅6H2O avec 1,46 g de Co (NO3)2⋅6H2O ont été dissous dans 50 mL d’eau DI avant de procéder à l’expérience. Une deuxième solution a été préparée en agitant 1,64 g de 2-MeIm (20 mmoles) et 2,00 g de TEA (20 mmoles) dans 50 mL d’eau DI jusqu’à dissolution. La solution 2-Me-Im/TEA a été agitée lorsque la solution Co/Zn a été ajoutée goutte à goutte. Le mélange est instantanément devenu violet opaque et a continué à remuer pendant 12 h. La centrifugation a été utilisée pour séparer le mélange de synthèse, puis le solide a été redissous dans de l’eau DI après l’élimination du surnageant. Les processus de centrifugation et de séchage ont été effectués de la même manière que la synthèse ZIF-67.

Dans 50 mL d’eau DI, 1,49 g de Zn (NO3)2⋅6H2O et 1,45 g de Ni (NO3)2⋅6H2O ont été dissous. Il était nécessaire de produire une solution Ni/Zn en mélangeant des solutions de Zn et de Ni. Pour la deuxième solution, nous avons utilisé 1,64 g de 2-MeIm et 2 g de TEA dans 50 ml d’eau désionisée et agité jusqu’à dissolution complète du 2-MeIm et du TEA. Après avoir ajouté goutte à goutte la solution de Zn/Ni à la solution 2-MeIm/TEA et l’avoir agitée pendant 12 h, le liquide est devenu vert opaque. Les processus de centrifugation et de séchage ont été effectués de la même manière que la synthèse ZIF-67.

De l’eau distillée a été utilisée pour dissoudre 1,46 g de Co (NO3)2⋅6H2O et 1,45 g de Ni (NO3)2⋅6H2O. Une solution de Ni a été ajoutée à la solution de Co pour produire une solution Ni/Zn. Pour la deuxième solution, nous avons utilisé 1,64 g de 2-MeIm et 2 g de TEA dans 50 ml d’eau désionisée et agité jusqu’à dissolution complète du 2-MeIm et du TEA. La solution de 2-MeIm/TEA a été tourbillonnée lorsque la solution de Co/Ni a été ajoutée goutte à goutte, et le mélange s’est rapidement coloré en violet opaque. La solution préparée a été agitée jusqu’à 12 h, puis les processus de centrifugation et de séchage ont été effectués de la même manière que la synthèse ZIF-67.

Séparément, 50 mL d’eau DI ont été utilisés pour dissoudre 1,49 g de Zn (NO3)2⋅6H2O, 1,46 g de Co(NO3)2⋅6H2O et 1,45 g de Ni(NO3)2⋅6H2O. Ensuite, nous avons utilisé 1,64 g de 2-MeIm et 2 g de TEA dans 50 ml d’eau désionisée et agité jusqu’à ce que le 2-MeIm et le TEA soient complètement dissous. La solution de 2-MeIm/TEA a été tourbillonnée lorsque la solution de Zn/Co/Ni a été ajoutée goutte à goutte, et le mélange s’est rapidement coloré en violet opaque. La solution préparée a été agitée jusqu’à 12 h, puis les processus de centrifugation et de séchage ont été effectués de la même manière que la synthèse ZIF-67.

La carbonisation des catalyseurs ZIF susmentionnés a été réalisée pour augmenter leur stabilité chimique. Les catalyseurs à base de ZIF étaient généralement carbonisés en étant d’abord placés dans un bateau de combustion en porcelaine, puis transportés vers un four tubulaire. Nous avons chauffé les échantillons avec de l’azote à un débit de 5 °C/min, carbonisé à 450 °C pendant 3 h. La figure 1 illustre le processus de synthèse de NiCo/NC.

Illustration schématique de la synthèse de catalyseurs NiCo/NC.

Dans des conditions d’exploitation ressemblant à l’hydrotraitement industriel de l’unité PyGas, l’essai d’activité catalytique a été réalisé dans un réacteur à lit fixe d’un diamètre intérieur de 20 mm et d’une hauteur de 900 mm (voir fig. 2). La laine de roche supportait un lit contenant 3 g du catalyseur dans la zone à température constante du réacteur. Les zones restantes du réacteur ont été remplies de billes de céramique pour éviter une mauvaise répartition de la température et du transfert de masse. Un four électrique de forme cylindrique contenait le réacteur. La température et la pression du lit ont été mesurées à l’aide d’un thermocouple et d’un transmetteur de pression. De plus, les débits d’entrée de liquide et de gaz du réacteur ont été régulés et contrôlés, respectivement, à l’aide d’une pompe haute pression et d’un régulateur de débit massique (MFC). Des échantillons du produit ont été prélevés dans le condenseur après que le débit du réacteur ait traversé le stripper. La réaction d’hydrogénation a été réalisée sous une pression de H2 de 8 bars à 220 °C, le H2/HC a été considéré comme 2,51 et le WHSV était de 4 pour 3 gr de catalyseur. La composition de la matière première du réacteur (PyGas) est indiquée dans le tableau 1.

Schéma du dispositif expérimental pour l’hydrogénation de PyGas.

Un microscope S-4700, Hitachi, Krefeld, Allemagne, équipé de FESEM a été utilisé pour examiner la morphologie des matériaux. Le rayonnement Cu-K (λ = 0,15418 nm) a été utilisé dans un diffractomètre à poudre (Rigaku TTRAX III, Tokyo, Japon), qui fonctionnait à 30 kV et 20 mA, pour le XRD. Un rythme de 4/min a été utilisé pour recueillir des données sur les modèles XRD recueillis sur une plage de 5 à 90 dans 2 modes. L’azote en circulation (60 cm3/min) a été chauffé à une vitesse de 10 °C/min à l’aide de la méthode d’essai de stabilité thermique connue sous le nom d’analyse thermogravimétrique (TGA). Il a été décidé d’utiliser un analyseur thermogravimétrique (TA Instrument 5100, Dynamic TGA Q500, pour quantifier tout changement de poids dépendant de la température dans l’échantillon). La technologie de surface accélérée et de porosité ASAP 2020 a été utilisée pour évaluer les isothermes d’adsorption-désorption N2 à − 196 °C et estimer les attributs de surface des échantillons (Micrométrique, Norcross, GA, États-Unis). Pour P/Po = 0,05–0,3, la technique Brunauer-Emmett–Teller (BET) a été utilisée pour calculer les surfaces spécifiques (SSA) des échantillons. De plus, la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS) ou spectrométrie de masse ICP est utilisée pour déterminer le pourcentage pondéral de métal et d’hydrocarbures dans les échantillons synthétisés.

Tous les échantillons ont montré un modèle similaire à leurs ZIF monométalliques (ZIF-8 et ZIF-67) dans la Fig. 3. Les échantillons polymétalliques, y compris ZnCo-ZIF, ZnNi-ZIF et ZnCoNi-ZIF, ont montré une légère diminution de leur intensité maximale en raison de la croissance cristalline plus faible de ZIF. Les motifs XRD en poudre des NiCo-ZIF et NiZn-ZIF préparés sont appariés avec les ZIF-67 et ZIF-8 avec une diminution des intensités maximales. Il n’y a aucun signe de Ni, NiO ou de pics amorphes, indiquant que le nickel est incorporé dans la structure ZIF.

Motifs XRD en poudre de ZIF-67, ZIF-8, CoZn-ZIF, NiCo-ZIF, NiZn-ZIF et NiCoZn-ZIF.

Après le processus de carbonisation, ces modèles XRD ont été entièrement modifiés, comme le montre la Fig. 4. De plus, les pics de DRX ont été considérablement réduits par rapport aux structures ZIF initiales avant la carbonisation.

Motifs XRD en poudre des échantillons après le processus de carbonisation.

Comme on peut le voir sur la Fig. 5, les isothermes d’adsorption/désorption N2 de tous les échantillons se situent entre le type I et le type IV montrant les structures micro et mésoporeuses. Les boucles d’hystérésis formées sont de type H4, ce qui peut indiquer la présence de micropores étroits en forme de fente dans le matériau.

Isothermes d’adsorption/désorption N2 de ZIF-67, ZIF-8, CoZn-ZIF, NiCo-ZIF, NiZn-ZIF et NiCoZn-ZIF.

De plus, les isothermes d’adsorption/désorption N2 des échantillons après le processus de carbonisation ont été montrées à la Fig. 6. Comme on peut le voir, les zones mésoporeuses qui indiquent l’hystérésis ont été étendues.

Isothermes d’adsorption/désorption N2 des échantillons après le processus de carbonisation.

La surface BET, le diamètre moyen des pores et le volume total des pores des catalyseurs synthétisés sont résumés dans le tableau 2. Comme on peut le voir, ZIF-67 a la surface la plus élevée avec le diamètre de pores le plus bas. Avec l’ajout de métaux secondaires ou tiers aux structures ZIF, les surfaces diminuent et les diamètres des pores augmentent en raison du blocage des pores.

Après une étape de carbonisation, les isothermes d’adsorption/désorption N2 de tous les échantillons se sont transformées en isothermes de type IV, ce qui montre que tous les échantillons sont devenus mésoporeux en raison de la destruction de la structure ZIF et de la formation de carbone dopé à l’azote. Les boucles d’hystérésis formées sont de type H3, ce qui indique que les mésopores comprennent principalement des pores interparticulaires. De plus, comme vous le voyez dans le tableau 3. Le diamètre moyen des pores de tous les échantillons a augmenté. Néanmoins, la surface BET de tous les échantillons est toujours supérieure à celle des supports de catalyseur courants comme Ɣ-Al2O3 (~ 100 m2 / gr).

Le point de décomposition thermique des ZIF tels que préparés a été obtenu à l’aide de TGA (fig. 7) dans lequel l’évaporation du solvant de la structure (20 % en poids) a été observée dans la plage initiale d’environ 250 °C. La décomposition thermique a été amorcée à environ 450 °C pour tous les échantillons.

Analyse TGA des NiZn-ZIF, CoZn-ZIF, NiCo-ZIF et NiCoZn-ZIF préparés.

Pour étudier les morphologies à l’échelle du vrac des composites, nous avons effectué une analyse FE-SEM. Les images MEB du NiCoZn-ZIF initial sans la procédure de carbonisation sont montrées à la Fig. 8. Ces images révèlent qu’il existe tous les échantillons de cristaux de taille nanométrique qui ont presque une forme de dodécaèdre rhombique. De plus, comme on peut le déduire de ces images SEM, la taille moyenne des particules est de 100 nm. De plus, les images MEB de NiCoZn/NC après la procédure de carbonisation ont été montrées, comme on peut le déduire de ces images MEB, la taille moyenne des particules est de 400 nm.

Images FESEM de (a) NiCoZn-ZIF et (b) NiCoZn/NC.

Selon les résultats du PCE-OES présentés au tableau 4, dans les ZIF monométalliques, y compris ZIF-8 et ZIF-67, les teneurs totales en métaux sont respectivement de 33 % et 34 %. Dans les échantillons polymétalliques contenant du nickel, la teneur en Ni était inférieure à la teneur en Co et Zn, mais ils ont été utilisés en quantités égales dans la synthèse. Cela pourrait être dû à la liaison plus faible entre Ni2+ et 2-MeIM par rapport au Co2+ et au Zn2+ basée sur la théorie des acides et des bases dures et molles (HSAB)31 Après l’étape de pyrolyse, la teneur en métal de tous les échantillons a considérablement diminué.

Avant de commencer le processus d’alimentation avec PyGas, les catalyseurs doivent être exposés à des milieux hydrogène pour activer leurs sites métalliques par le processus de réduction. Ce processus a été effectué pendant 2 h à 400 °C et 5 bar.

La figure 9 indiquait la conversion de chaque catalyseur dans l’hydrogénation de PyGas. Le catalyseur commercial/Al2O3 a montré une conversion de 70,9 % des oléfines totales et NiCo/NC a montré une conversion de 69,5 % des oléfines totales, ce qui peut vraiment concurrencer le catalyseur commercial/Al2O3 des métaux nobles. Comme vous pouvez le voir, le nickel dopant a amélioré avec succès les propriétés d’hydrogénation du Co/NC de 66,1 à 69,5% (NiCo/NC) et de 56,72 à 58,46% (NiCoZn/NC).

Conversion des oléfines totales dans la réaction d’hydrogénation.

De plus, les détails des conversions d’oléfines pour C6, C7 et C8 ont été présentés à la Fig. 10 pour chaque catalyseur aussi. La conversion de/Al2O3 dans l’hydrogénation de différentes oléfines pour C6, C7 et C8 séparément est de 85%, 60% et 39%, respectivement.

Conversion de C6, C7 et C8 dans la réaction d’hydrogénation.

La diminution de la conversion des oléfines à chaîne carbonée plus longue est due à leur diffusion plus difficile dans le support. Le catalyseur NiCo/NC synthétisé a montré une conversion comparable avec le catalyseur commercial qui se compose de métaux précieux comme le palladium. De plus, la conversion des oléfines totales a diminué, respectivement pour Co/NC, NiCoZn/NC, CoZn/NC et NiZn/NC à mesure que les sites actifs diminuaient. Le NiCo/NC a montré une conversion plus faible pour les oléfines C6 (81%) que le catalyseur commercial. Néanmoins, il a obtenu de meilleurs résultats pour C7 (70%) et C8 (48%) en raison de la surface BET plus élevée et des sites actifs plus accessibles. Les oléfines C6 hydrogénées Co/NC comme le catalyseur commercial (76%) mais il a montré un recul dans l’hydrogénation C7 et C8 complètement similaire à CoZn / NC. Mais NiZn / NC a fait exactement le contraire, il ne pouvait pas avoir une conversion correcte dans l’hydrogénation de C6 (61%) par rapport au catalyseur commercial, néanmoins il a bien réussi dans l’hydrogénation de C7 (55%) et C8 (35%). NiCoZn/NC a eu une performance moyenne pour les trois types d’oléfines. Divers types de ZIF vierges n’ont pas eu de conversion, car la teneur en métal dans les ZIF vierges est en phase ionique dans une liaison de coordination avec le 2-MIM et il ne peut pas fonctionner comme un site actif métallique.

Dans cette étude, de nouveaux catalyseurs de nanostructure dérivés d’un cadre métal-organique zéolitique, à savoir ZIF-8 et ZIF-67, ont été utilisés pour étudier leur capacité d’hydrogénation. Possédant sa grande capacité d’hydrogénation de Nickle, les structures du ZIF-8 et du ZIF-67 ont été améliorées par Nickle grâce à la synthèse in situ. Ensuite, une étape de pyrolyse est conçue pour transformer les ions métalliques intrinsèques de ZIF-8 et ZIF-67 en nanoparticules métalliques en plus de transformer le ligand 2-MIM en matériau de carbone électroconducteur dopé à l’azote comme support. La réaction d’hydrogénation de PyGas a été choisie comme procédé industriel important dans les unités d’oléfines pour évaluer les performances des catalyseurs préparés. Les tests de caractérisation ont confirmé le crédit de notre procédé de synthèse. Elle a montré que par l’ajout de métaux secondaires ou tiers aux structures ZIF, les surfaces diminuent et les diamètres des pores augmentent jusqu’à 6,5 nm. L’étape de pyrolyse a également eu le même effet et a augmenté les diamètres des pores jusqu’à 11,42 nm en raison de la destruction de la structure ZIF et de la formation de matériaux carbonés dopés à l’azote.

De plus, on peut déduire des résultats de l’hydrogénation que le zinc n’a pas d’impact significatif sur la réaction d’hydrogénation. Les catalyseurs avec des espèces de cobalt avaient une meilleure conversion pour les oléfines C6 et les catalyseurs qui avaient des espèces de nickel étaient plus appropriés pour les oléfines C7 et C8. Par conséquent, les ZIF polymétalliques, en particulier NiCo/NC, pourraient être un catalyseur compétitif pour l’hydrogénation de PyGas par conversion de 69,5% des oléfines par rapport aux catalyseurs commerciaux de métaux nobles comme/Al2O3 par conversion de 70,9% des oléfines.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l’auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Département de génie chimique, Université de technologie Amirkabir (École polytechnique de Téhéran), Campus Mahshahr, Mahshahr, Iran

Alireza Baghban, Hossein Ezedin Nejadian et Sajjad Habibzadeh

Laboratoire de réaction de surface et de matériaux énergétiques avancés, Département de génie chimique, Université de technologie Amirkabir (École polytechnique de Téhéran), Téhéran, Iran

Sajjad Habibzadeh

Département de génie chimique, Université de technologie Amirkabir, Téhéran, Iran

Farzin Zokaee Ashtiani

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Tous les auteurs ont contribué à la rédaction, à la conception, à la mesure expérimentale et aux ressources.

Correspondance avec Alireza Baghban ou Sajjad Habibzadeh.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Baghban, A., Ezedin Nejadian, H., Habibzadeh, S. et al. Hydrogénation de l’essence de pyrolyse par de nouveaux catalyseurs dérivés du MOF dopé au Ni-8 et ZIF-67. Sci Rep 12, 19428 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-24071-2

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Reçu: 14 août 2022

Accepté: 09 novembre 2022

Publication : 12 novembre 2022

DEUX : https://doi.org/10.1038/s41598-022-24071-2

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