Published May 31, 2021
| Version v1
Publication
Open
An In Situ Temperature-Dependent Study of La2O3 Reactivation Process
- 1. Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics
- 2. ShanghaiTech University
- 3. University of Chinese Academy of Sciences
Description
Lanthanum-containing materials are widely used in oxidative catalytic and electrocatalytic reactions such as oxidative coupling of methane (OCM) and solid oxide fuel cells (SOFCs). However, many of these materials are highly susceptible to air contamination which means ex situ characterization results generally cannot be associated with their reactivity. In this study, the activation processes of an in situ –prepared bulk La 2 O 2 CO 3 sample and an ex situ as-prepared La(OH) 3 sample are in situ investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), and online mass spectroscopy (MS). Results indicate that the La 2 O 2 CO 3 sample, during linear heating to 800°C, always contains some carbonates near the surface region, which supports a two-step model of bulk carbonate decomposition through surface sites. The La(OH) 3 sample structure evolution is more complex due to contaminations from air exposure. Together with TGA results, online mass analysis of water and CO 2 signal loss showed that three major catalyst structure phase change steps and a preheating up to 800°C are required for the as-prepared material to be transferred to La 2 O 3 . This process is carefully investigated combining the three in situ methodologies. XPS and XRD data further reveal transformations of variety of in situ surface structures and forms including hybrid phases with hydroxyl, carbonates, and oxide as the sample heated to different temperatures within the range from 200 to 800°C. The results provide useful insights on the activation and deactivation of La-contained materials.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تُستخدم المواد المحتوية على اللانثانوم على نطاق واسع في التفاعلات التحفيزية التأكسدية والتحفيزية الكهربائية مثل الاقتران التأكسدي للميثان (OCM) وخلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFCs). ومع ذلك، فإن العديد من هذه المواد معرضة بشدة لتلوث الهواء مما يعني أن نتائج التوصيف خارج الموقع لا يمكن أن ترتبط عمومًا بتفاعلها. في هذه الدراسة، يتم فحص عمليات التنشيط لعينة LA 2 O 2 CO 3 المعدة في الموقع وعينة LA(OH) 3 المعدة خارج الموقع في الموقع بواسطة مطياف الإلكترونات الضوئية بالأشعة السينية (XPS)، وانحراف الأشعة السينية (XRD)، ومطياف الكتلة عبر الإنترنت (MS). تشير النتائج إلى أن عينة LA 2 O 2 CO 3، أثناء التسخين الخطي إلى 800 درجة مئوية، تحتوي دائمًا على بعض الكربونات بالقرب من منطقة السطح، والتي تدعم نموذجًا من خطوتين لتحلل الكربونات السائبة عبر المواقع السطحية. يعد تطور بنية عينة LA(OH) 3 أكثر تعقيدًا بسبب التلوث الناتج عن التعرض للهواء. جنبًا إلى جنب مع نتائج التحليل الجيوفيزيائي الحراري، أظهر تحليل الكتلة عبر الإنترنت للمياه وفقدان إشارة ثاني أكسيد الكربون أن هناك حاجة إلى ثلاث خطوات رئيسية لتغيير مرحلة هيكل المحفز وتسخين مسبق يصل إلى 800 درجة مئوية لنقل المادة المعدة إلى LA 2 O 3 . يتم التحقيق في هذه العملية بعناية من خلال الجمع بين المنهجيات الثلاث في الموقع. تكشف بيانات XPS و XRD كذلك عن تحولات في مجموعة متنوعة من الهياكل والأشكال السطحية في الموقع بما في ذلك المراحل الهجينة مع الهيدروكسيل والكربونات والأكسيد حيث يتم تسخين العينة إلى درجات حرارة مختلفة ضمن النطاق من 200 إلى 800 درجة مئوية. توفر النتائج رؤى مفيدة حول تنشيط وإلغاء تنشيط المواد المحتوية على La.Translated Description (French)
Les matériaux contenant du lanthane sont largement utilisés dans les réactions catalytiques et électrocatalytiques oxydatives telles que le couplage oxydatif du méthane (OCM) et les piles à combustible à oxyde solide (SOFC). Cependant, bon nombre de ces matériaux sont très sensibles à la contamination de l'air, ce qui signifie que les résultats de la caractérisation ex situ ne peuvent généralement pas être associés à leur réactivité. Dans cette étude, les processus d'activation d'un échantillon de La 2 O 2 CO 3 en vrac préparé in situ et d'un échantillon de La(OH) 3 préparé ex situ sont étudiés in situ par spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS), diffraction des rayons X (XRD) et spectroscopie de masse en ligne (MS). Les résultats indiquent que l'échantillon de La 2 O 2 CO 3, pendant le chauffage linéaire à 800 °C, contient toujours des carbonates près de la région de surface, ce qui supporte un modèle en deux étapes de décomposition du carbonate en vrac à travers les sites de surface. L'évolution de la structure de l'échantillon La(OH) 3 est plus complexe en raison des contaminations dues à l'exposition à l'air. Avec les résultats de l'ATG, l'analyse de masse en ligne de l'eau et de la perte de signal de CO 2 a montré que trois étapes majeures de changement de phase de la structure du catalyseur et un préchauffage jusqu'à 800 °C sont nécessaires pour que le matériau tel que préparé soit transféré à La 2 O 3 . Ce processus est soigneusement étudié en combinant les trois méthodologies in situ. Les données XPS et XRD révèlent en outre des transformations de diverses structures et formes de surface in situ, y compris des phases hybrides avec hydroxyle, carbonates et oxyde lorsque l'échantillon est chauffé à différentes températures dans la plage de 200 à 800 °C. Les résultats fournissent des informations utiles sur l'activation et la désactivation des matériaux contenant du La.Translated Description (Spanish)
Los materiales que contienen lantano se utilizan ampliamente en reacciones catalíticas y electrocatalíticas oxidativas, como el acoplamiento oxidativo del metano (OCM) y las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). Sin embargo, muchos de estos materiales son altamente susceptibles a la contaminación del aire, lo que significa que los resultados de la caracterización ex situ generalmente no pueden asociarse con su reactividad. En este estudio, los procesos de activación de una muestra de La 2 O 2 CO 3 a granel preparada in situ y una muestra de La(OH) 3 preparada ex situ se investigan in situ mediante espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía de masas en línea (MS). Los resultados indican que la muestra de La 2 O 2 CO 3, durante el calentamiento lineal a 800 ° C, siempre contiene algunos carbonatos cerca de la región de la superficie, lo que respalda un modelo de dos pasos de descomposición de carbonato a granel a través de los sitios de la superficie. La evolución de la estructura de la muestra de La(OH) 3 es más compleja debido a las contaminaciones por exposición al aire. Junto con los resultados de TGA, el análisis de masas en línea de la pérdida de señal de agua y CO 2 mostró que se requieren tres etapas principales de cambio de fase de la estructura del catalizador y un precalentamiento de hasta 800 °C para que el material preparado se transfiera a La 2 O 3 . Este proceso se investiga cuidadosamente combinando las tres metodologías in situ. Los datos de XPS y XRD revelan además transformaciones de una variedad de estructuras y formas superficiales in situ que incluyen fases híbridas con hidroxilo, carbonatos y óxido a medida que la muestra se calienta a diferentes temperaturas dentro del intervalo de 200 a 800 °C. Los resultados proporcionan información útil sobre la activación y desactivación de los materiales contenidos en La.Files
pdf.pdf
Files
(1.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b187d0b31c4bd5313cec80476a31f35e
|
1.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة تعتمد على درجة الحرارة في الموقع لعملية إعادة تنشيط LA2O3
- Translated title (French)
- Une étude in situ dépendante de la température du processus de réactivation de La2O3
- Translated title (Spanish)
- Un estudio in situ dependiente de la temperatura del proceso de reactivación de La2O3
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3169742193
- DOI
- 10.3389/fchem.2021.694559
References
- https://openalex.org/W1967478647
- https://openalex.org/W1984623991
- https://openalex.org/W2013345714
- https://openalex.org/W2078099421
- https://openalex.org/W2085806750
- https://openalex.org/W2094058583
- https://openalex.org/W2138984989
- https://openalex.org/W2159109488
- https://openalex.org/W2302708307
- https://openalex.org/W2308502380
- https://openalex.org/W2315264043
- https://openalex.org/W2322620472
- https://openalex.org/W2473863426
- https://openalex.org/W2602212325
- https://openalex.org/W2745627349
- https://openalex.org/W2766499930
- https://openalex.org/W2767334871
- https://openalex.org/W2897282293
- https://openalex.org/W2898837271
- https://openalex.org/W2948583960
- https://openalex.org/W2967986274
- https://openalex.org/W2974634337
- https://openalex.org/W2992832426
- https://openalex.org/W3033558448
- https://openalex.org/W3039689111
- https://openalex.org/W3044329972
- https://openalex.org/W3090265667
- https://openalex.org/W3093750578
- https://openalex.org/W3095054091
- https://openalex.org/W3117384749
- https://openalex.org/W3119744886
- https://openalex.org/W3124956005
- https://openalex.org/W3127850581
- https://openalex.org/W3128038925
- https://openalex.org/W3128381916
- https://openalex.org/W3134500135
- https://openalex.org/W4234286705