Emulsion-based synthesis and characterization of bio-oil upgrading catalyst CoMoS
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2023-08-22
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
88
Series
Abstract
Biomass is a promising source of renewable carbon neutral transportation fuel to replace fossil fuels, generating demand for effective bio-oil upgrading process. Crucial part for feasible bio-oil upgrading is developing a functional catalyst for hydrodeoxygenation (HDO). This study focuses on synthetization and characterization of promising HDO catalyst CoMoS aiming to high catalytic activity and narrow particle size distribution by exploring emulsion-based synthesis of CoMoS. The literature part covers emulsion properties and emulsion-based particle formation combined with review of currently known synthesis methods of CoMoS. During the experimental part, various emulsions were prepared to identify optimal emulsion parameters for the catalyst preparation. Then, 13 catalysts were synthesized and characterized with catalytic activity testing performed for the most promising ones to evaluate the effect of emulsion stabilizer, pH, and sulfur source. Thiourea was discovered to be superior sulfur source compared to DMSO while conventional pH adjustment from 5 to 1 was observed to harm the thiourea sulfided catalysts. Therefore, better catalytic activity and reputable flower-like morphology was achieved with pH 5 which has not been reported before. The particle formation was controlled with emulsion properties to an extent, but unexpectedly the narrowest particle size distribution was produced with a catalyst prepared without a surfactant.Biomassa on lupaava raaka-aine uusiutuvaksi ja hiilineutraaliksi liikennepolttoaineeksi korvaamaan fossiiliset liikennepolttoaineet. Bioöljyn jatkojalostuksen kannalta on tärkeää kehittää toiminnallinen katalyytti hydrodeoksygenointiin (HDO) tehokkaan prosessin luomiseksi. Tämä työ keskittyy lupaavan HDO-katalyytin CoMoS syntetisointiin ja karakterisointiin. Tarkoituksena on valmistaa aktiivinen katalyytti kapealla partikkelikokojakaumalla hyödyntäen emulsiopohjaista synteesimenetelmää. Kirjallinen osio kattaa perehtymisen emulsioihin ja emulsiopohjaisten partikkelien muodostamiseen sekä tilannekatsauksen CoMoS-katalyytin tunnetuista synteesimuodoista. Kokeellisessa osiossa kartoitettiin ensin optimaaliset emulsion parametrit syntetisointia varten. Tämän jälkeen syntetisoitiin ja karakterisoitiin 13 katalyyttiä, joista lupaavimmat valittiin katalyyttisen aktiivisuuden testaamiseen emulsion stabilisaattorin, pH:n ja rikin lähtöaineen vaikutuksen arvioimiseksi. Thiourea havaittiin selkeästi paremmaksi rikin lähtöaineeksi kuin DMSO, mutta tyypillinen pH:n säätö viidestä (5) yhteen (1) huomattiin heikentävän thiourean kanssa valmistettuja katalyyttejä. Tämän takia parempi katalyyttinen aktiivisuus, mutta myös hyvänä pidetty kukkamainen morfologia onnistuttiin tuottamaan pH 5:llä, mitä ei olla ennen kirjallisuudessa raportoitu. Emulsion ominaisuuksilla onnistuttiin vaikuttamaan partikkelien muodostukseen osittain, mutta vastoin odotuksia kapein partikkelikokojakauma saavutettiin ilman surfaktanttia.Description
Supervisor
Karttunen, AnttiThesis advisor
Reznichenko, AlexanderKeywords
CoMoS, emulsion, hydrodeoxygenation, catalyst, bio-oil, particle size distribution