Σύνθεση και χαρακτηρισμός περοβσκιτικών οξειδίων για εφαρμογή στην υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα
| datacite.contributor.Supervisor | Mπεμπέλης, Συμεών | |
| dc.contributor.author | Καλαμπόκα, Αλίκη | |
| dc.contributor.other | Kalampoka, Aliki | |
| dc.date.accessioned | 2026-10-20T06:04:46Z | |
| dc.date.available | 2026-10-20T06:04:46Z | |
| dc.date.issued | 2026-10-13 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | The main goal of this thesis is the study of perovskite oxides for the hydrogenation of carbon dioxide (CO2) with the main product, methanol. More specifically, the synthesis, characterization, and catalytic activity of perovskite oxides are studied. The catalysts prepared are based on Pd or Cu by using perovskite oxides SrTiO3 and ZnTiO3. The thesis consists of 5 chapters. Chapter 1 presents the theoretical background of the hydro genation reaction of CO2, starting from the environmental problem associated with the CO2 emis sions. The main products of the reaction, the role of catalysis, as well as previous research works are examined, with particular emphasis on the production of methanol. Chapter 2 presents the thermo dynamic analysis of the hydrogenation reactions of CO2 to methane (CH4), methanol (CH3OH) and carbon monoxide (CO). Chapter 3 describes the methods of preparation and synthesis of catalysts, the characterization techniques and the experimental setup and the procedure for conducting the experiments. Chapter 4 presents and analyzes the experimental results. Finally, Chapter 5 summa rizes the main conclusions that emerged from the thesis and formulates suggestions for further re search. Regarding the results, initially the physicochemical characterization of the catalysts is examined. In particular, their specific surface area after preparation and completion of catalytic tests, their re duction in the presence of H2, as well as the desorption of CO2 are studied. Subsequently, the catalytic activity of the perovskite materials is evaluated by using the gas chromatography. The results show that methanol formation is favored at low temperatures, while, at intermediate and high temperatures, the formation of the products of the parallel reactions (carbon monoxide and methane) is favored. The Pd/1Ga_SrTiO3 catalyst exhibits the higher CO2 conversion, without, how ever, exhibiting methanol production even at low temperatures. On the contrary, the Cu/1Ga_ΖnTiO3 catalysts exhibits higher selectivity towards, maintaining high values even at intermediate tempera tures. As for the yield towards methanol, the Cu/ZnO and Pd/ZnTiO3 catalysts exhibit higher and sim ilar values throughout the entire examined temperature range. Overall, it is observed that the addition of Ga on the perovskite oxides decisively affects both the catalytic activity and selectivity towards methanol. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/33237 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | CC0 1.0 Universal | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ | |
| dc.subject | Κατάλυση | |
| dc.subject | Ετερογενής κατάλυση | |
| dc.subject | Περοβσκίτες | |
| dc.subject | Μεθανόλη | |
| dc.subject.alternative | Catalysis | |
| dc.subject.alternative | Heterogeneous catalysis | |
| dc.subject.alternative | Perovskites | |
| dc.subject.alternative | Methanol | |
| dc.title | Σύνθεση και χαρακτηρισμός περοβσκιτικών οξειδίων για εφαρμογή στην υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα | |
| dc.title.alternative | Synthesis and characterization of perovskite oxides for the hydrogenation of carbon dioxide (CO2) |