Pt-based Catalysts in the Dry Reforming of Methane: Effect of Support and Metal Precursor on the Catalytic Stability

Abstract. Platinum catalysts (1.5 wt. %) supported over CeO2 and γ-Al2O3 were synthesized via wet impregnation using two different Pt precursors: H2PtCl6 and Pt(acac)2. Catalysts were tested in the dry reforming of methane (DRM) reaction at stoichiometric conditions (CH4/CO2 molar ratio of 1) with two approaches: as a function of temperature (400-800 °C) and as a function of time on-stream (800 °C / 24 h). Platinum supported over ceria catalysts showed better catalytic properties, especially in the stability tests, where deactivation was almost negligible. In contrast, alumina-supported catalysts stability was considerably lower due to the increased formation of carbon residues and the significant Pt particle sintering after reaction at 800 °C for 24 h. Through different characterization techniques (TEM, CO chemisorption), a strong Pt-Ceria interaction was evidenced, which helped in preventing Pt particle agglomeration under reaction conditions and promoted active interface sites. Both features are proposed to be responsible for the Pt/CeO2 catalysts better catalytic performance. The effect of the Pt precursor depends on the nature of the support. In ceria, Cl species benefited the generation of oxygen vacancies and surface ceria reducibility; both features are responsible for the Pt/CeO2 anti-coke properties, thus impacting positively in the catalytic performance of the Pt(-cl)/Ce sample. Conversely, in alumina, these Cl species triggered particle sintering and carbon deposition during the DRM reaction, affecting the Pt(-cl)/Al catalytic performance.                                                Resumen. Catalizadores de platino (1.5 % en peso) soportados sobre CeO2 y γ-Al2O3 fueron sintetizados mediante impregnacion humeda utilizando dos diferentes precursores de Pt: H2PtCl6 and Pt(acac)2. Los catalizadores fueron evaluados en la reaccion de reformado seco de metano (DRM) en condiciones estequiometricas (razon molar de CH4/CO2 igual a 1) y con dos metodologias: en funcion de la temperatura de reaccion (400-800 °C) y en funcion del tiempo de reaccion (800 °C / 24 h). Los catalizadores de platino soportados sobre ceria mostraron las mejores propiedades cataliticas, especialmente en las pruebas de estabilidad, donde la desactivacion fue muy baja. Por el contrario, la estabilidad catalitica de las muestras soportadas en alumina fue considerablemente menor, debido tanto a la formacion de residuos de carbon como al sinterizado de particulas de Pt. Por medio diferentes tecnicas de caracterizacion (TEM, Quimisorcion de CO), se evidencio una fuerte interaccion Pt-Ceria, la cual ayudo a prevenir la aglomeracion de particulas de Pt durante la reaccion, ademas de promover la generacion de sitios activos interfaciales. Ambas caracteristicas se proponen como las responsables de las mejores propiedades cataliticas presentadas por los catalizadores Pt/CeO2. El efecto del precursor del Pt depende de la naturaleza del soporte. En ceria, las especies de cloro beneficiaron la generacion de sitios vacantes de oxigeno asi como la reduccion superficial de la ceria; ambas caracteristicas son responsables de las propiedades anti-coque en el sistema Pt/CeO2, por lo tanto, estas impactaron positivamente en el desempeno catalitico de la muestra Pt(-cl)/Ce. Por el contrario, en la alumina, estas especies cloradas aparentemente promovieron el sinterizado de particulas y los depositos de carbono durante la reaccion, lo cual afecto el desempeno catalitico de la muestra Pt(-cl)/Al.