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19.01.2016 | Original Paper | Ausgabe 5-7/2016 Open Access

Topics in Catalysis 5-7/2016

The Partial Oxidation of Methane Over Pd/Al2O3 Catalyst Nanoparticles Studied In-Situ by Near Ambient-Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy

Zeitschrift:
Topics in Catalysis > Ausgabe 5-7/2016
Autoren:
Rachel Price, Tuǧçe Eralp-Erden, Ethan Crumlin, Sana Rani, Sonia Garcia, Richard Smith, Liam Deacon, Chanan Euaruksakul, Georg Held
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s11244-015-0520-8) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

Near ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy (NAP-XPS) is used to study the chemical state of methane oxidation catalysts in-situ. Al2O3–supported Pd catalysts are prepared with different particle sizes ranging from 4 to 10 nm. These catalysts were exposed to conditions similar to those used in the partial oxidation of methane (POM) to syn-gas and simultaneously monitored by NAP-XPS and mass spectrometry. NAP-XPS data show changes in the oxidation state of the palladium as the temperature increases, from metallic Pd0 to PdO, and back to Pd0. Mass spectrometry shows an increase in CO production whilst the Pd is in the oxide phase, and the metal is reduced back under presence of newly formed H2. A particle size effect is observed, such that CH4 conversion starts at lower temperatures with larger sized particles from 6 to 10 nm. We find that all nanoparticles begin CH4 conversion at lower temperatures than polycrystalline Pd foil.

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