Σύνθεση και χαρακτηρισμός περοβσκιτικών οξειδίων για εφαρμογή στην υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα
Loading...
Date
2026-10-13
Authors
Καλαμπόκα, Αλίκη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Ο στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη περοβσκιτικών οξειδίων για την υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) με κύριο προϊόν, τη μεθανόλη. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η καταλυτική ενεργότητα περοβσκιτικών οξειδίων. Οι καταλύτες που παρασκευάστηκαν είναι με βάση το Pd ή τον Cu χρησιμοποιώντας περοβσκιτικά οξείδια SrTiO3 και ΖnTiO3. Η διπλωματική εργασία αποτελείται από 5 κεφάλαια. Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της αντίδρασης υδρογόνωσης του CO2, με αφετηρία το περιβαλλοντικό πρόβλημα που συνδέεται με τις εκπομπές του CO2. Εξετάζονται τα κύρια προϊόντα της αντίδρασης, ο ρόλος της κατάλυσης, καθώς και προηγούμενες ερευνητικές εργασίες, με ιδιαίτερη έμφαση στην παραγωγή μεθανόλης. Στο κεφάλαιο 2 πραγματοποιείται η θερμοδυναμική ανάλυση των αντιδράσεων υδρογόνωσης του CO2 προς μεθάνιο (CH4), μεθανόλη (CH3OH)και μονοξείδιο του άνθρακα (CO). Στο κεφάλαιο 3 περιγράφονται οι μέθοδοι παρασκευής και σύνθεσης των καταλυτών, οι τεχνικές χαρακτηρισμού και η πειραματική διάταξη και η διαδικασία διεξαγωγής των πειραμάτων. Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται και αναλύονται τα πειραματικά αποτελέσματα. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 συνοψίζονται τα βασικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την διπλωματική εργασία αλλά και διατυπώνονται προτάσεις για περεταίρω έρευνα. Όσον αφορά τα αποτελέσματα, αρχικά παρουσιάζεται ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των καταλυτών. Ειδικότερα, μελετώνται η ειδική επιφάνειά τους μετά την παρασκευή και την ολοκλήρωση των καταλυτικών δοκιμών, η αναγωγή τους παρουσία Η2 καθώς και η εκρόφηση του CO2. Στη συνέχεια, αξιολογείται η καταλυτική ενεργότητα των περοβσκιτικών υλικών με τη χρήση της αέριας χρωματογραφίας. Aπό τα αποτελέσματα προκύπτει ότι ο σχηματισμός μεθανόλης ευνοείται σε χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ σε ενδιάμεσες και υψηλές θερμοκρασίες επικρατεί ο σχηματισμός των προϊόντων των παράλληλων αντιδράσεων, δηλαδή του μονοξειδίου του άνθρακα και του μεθανίου. Υψηλότερη μετατροπή CO2 παρουσιάζει ο καταλύτης Pd/1Ga_SrTiO3, χωρίς ωστόσο, να παρουσιάζει παραγωγή μεθανόλης ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αντίθετα, ο καταλύτης Cu/1Ga_ΖnTiO3 εμφανίζει υψηλότερη εκλεκτικότητα προς μεθανόλη, διατηρώντας υψηλές τιμές ακόμη και σε ενδιάμεσες θερμοκρασίες. Ως προς την απόδοση προς μεθανόλη, υψηλότερες και παραπλήσιες τιμές σε ολόκληρο το εξεταζόμενο θερμοκρασιακό εύρος παρουσιάζουν οι καταλύτες Cu/ZnO και Pd/ZnTiO3. Συνολικά, διαπιστώνεται ότι η προσθήκη Ga στα περοβσκιτικά οξείδια επηρεάζει καθοριστικά τόσο την καταλυτική ενεργότητα όσο και την εκλεκτικότητα προς μεθανόλη.
Description
Keywords
Κατάλυση, Ετερογενής κατάλυση, Περοβσκίτες, Μεθανόλη