Vloeibare metalen zijn een nieuw opkomende en snelgroeiende klasse van materialen en kunnen worden beschouwd als efficiënte promotors en actieve fasen bij heterogene katalysatoren voor duurzame processen. Vanwege de lage kosten, hoge selectiviteit en flexibiliteit zijn op ijzer gebaseerde katalysatoren de katalysatoren bij uitstek voor lichte olefinesynthese via Fischer-Tropsch-reactie. Bevordering van ijzerkatalysatoren ondersteund door koolstofnanobuisjes met bismut, dat onder de reactieomstandigheden vloeibaar is, resulteert in een aanzienlijke toename van de reactiesnelheid en in een veel hogere selectiviteit voor lichte olefinen. Om de spectaculaire verbetering van de katalytische prestatie op te helderen, voerden we een uitgebreide diepgaande karakterisering uit van de bismut-bevorderde ijzerkatalysatoren voor het reagerende gas en de reactietemperaturen door een combinatie van geavanceerde in situ-technieken. In situ scanning transmissie-elektronenmicroscopie, uitgevoerd onder atmosferische druk van koolmonoxide bij de temperatuur van de katalysatoractivering, toonde aan dat het sinteren van ijzer verloopt via het deeltjesmigratie- en coalescentiemechanisme. Katalysatoractivering in koolstofmonoxide en in syngas leidt tot vloeibare bismutmetaalsoorten, die gemakkelijk over het katalysatoroppervlak migreren met de vorming van grotere bolvormige bismutdruppeltjes en ijzer-bismut kern-schaalstructuren. In de werkzame katalysatoren ondergaat metallisch bismut dat zich op het grensvlak van ijzersoorten bevindt tijdens Fischer-Tropsch-synthese continue oxidatie- en reductiecycli, die de dissociatie van koolstofmonoxide vergemakkelijken en resulteren in een aanzienlijke toename van de reactiesnelheid.

Het volledige artikel is te vinden bij Documentatie.