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Dynamics of Reaction-Induced Changes of Model-Type Iron Oxide Phases in the CO2-Fischer-Tropsch-Synthesis

  • Iron-based catalysts are employed in CO2-FTS due to their ability to convert CO2 into CO in a first step and their selectivity towards higher hydrocarbons in a second CO hydrogenation step. According to the literature, iron carbides represent the active phase for hydrocarbon formation and are claimed to emerge in the presence of CO. We propose nanostructured FeOx films as model systems to assess information about the complex phase transformations during CO2-FTS. Mesoporous hematite, ferrihydrite, maghemite, maghemite/magnetite films were exposed to CO2-FTS atmospheres at 20 bar and 300°C. Up to three distinct phases were observed depending on the timeon-stream (TOS): a sintered maghemite/magnetite phase, a carbidic core-shell structure, and a low-crystalline, needle-type oxide phase. Our findings indicate that the formation of an intermediary maghemite/magnetite phase, predominant after short TOS (30 h), precedes the evolution of the carbide phase. Yet, even after prolonged TOS (185Iron-based catalysts are employed in CO2-FTS due to their ability to convert CO2 into CO in a first step and their selectivity towards higher hydrocarbons in a second CO hydrogenation step. According to the literature, iron carbides represent the active phase for hydrocarbon formation and are claimed to emerge in the presence of CO. We propose nanostructured FeOx films as model systems to assess information about the complex phase transformations during CO2-FTS. Mesoporous hematite, ferrihydrite, maghemite, maghemite/magnetite films were exposed to CO2-FTS atmospheres at 20 bar and 300°C. Up to three distinct phases were observed depending on the timeon-stream (TOS): a sintered maghemite/magnetite phase, a carbidic core-shell structure, and a low-crystalline, needle-type oxide phase. Our findings indicate that the formation of an intermediary maghemite/magnetite phase, predominant after short TOS (30 h), precedes the evolution of the carbide phase. Yet, even after prolonged TOS (185 h), no full conversion into a bulk carbide is observed.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:A. Arinchtein, M.-Y. Ye, Q. Yang, C. Kreyenschulte, Andreas Wagner, M. Frisch, A. Brückner, E. Kondratenko, R. Kraehnert
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ChemCatChem
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VCH
Jahrgang/Band:14
Ausgabe/Heft:14
Aufsatznummer:e202200240
Erste Seite:1
Letzte Seite:11
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:CO2; Nanostructured FeOx films; Scanning Auger Spectroscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
DOI:10.1002/cctc.202200240
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-549709
ISSN:1867-3880
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
Datum der Freischaltung:09.06.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:09.06.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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