Ανάπτυξη καταλυτών Ni-ZrO2 ενισχυμένων με Cu ή Mo για την παραγωγή ανανεώσιμου ντίζελ
Loading...
Date
Authors
Νικολόπουλος, Νικόλαος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η ενισχυτική δράση του Cu ή του Μο στους καταλύτες Ni-ZrO2 για την εκλεκτική αποξυγόνωση των φυσικών τριγλυκεριδίων. Η πορεία που ακολουθήθηκε χωρίστηκε σε τρείς βασικούς άξονες: στην επίδραση της προσθήκης Cu, στην επίδραση της προσθήκης Mo καθώς και την επίδραση της θερμοκρασίας ενεργοποίησης των διμεταλλικών καταλυτών MoNi τόσο στις φυσικοχημικές τους ιδιότητες όσο και στην καταλυτική δραστικότητα.
Τα δείγματα που συνθέσαμε με υδροθερμική συγκαταβύθιση με ουρία χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές και αξιολογήθηκαν σε αντιδραστήρα ημιδιαλείποντος έργου κάτω από τις ακόλουθες συνθήκες: θερμοκρασία 3100C, πίεση υδρογόνου 40bar και λόγο όγκου ελαίου προς μάζα καταλύτη 100ml/1g.
Προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι οι καταλύτες με 60-80% κ.β. νικελίου στηριγμένων σε οξείδιο του ζιρκονίου παρουσιάζουν την καλύτερη συμπεριφορά. Αρχικά, παρασκευάστηκαν με υδροθερμική συγκαταβύθιση με ουρία τρία δείγματα με 60% κατά βάρος περιεκτικότητα σε δραστική φάση αντικαθιστώντας ένα μέρος του νικελίου με 2, 5 και 10% χαλκό αντίστοιχα. Τα δείγματα χαρακτηρίστηκαν με φυσιορόφηση N2, περίθλαση ακτινών-Χ (XRD) και θερμοπρογραμματισμένη αναγωγή υδρογόνου (H2-TPR). Οι καταλυτικές δοκιμές έδειξαν ότι ο καταλύτης με 5% χαλκό είναι ο πιο δραστικός και αυτό αποδόθηκε στη δημιουργία κράματος υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο. Τέλος, ο υγρός εμποτισμός ως μέθοδος προσθήκης του χαλκού συγκρίθηκε με την συγκαταβύθιση και αποδείχθηκε ότι η υδροθερμική συγκαταβύθιση με ουρία έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα.
Στην συνέχεια, παρασκευάσθηκαν δύο καταλύτες Mo-Ni-ZrO2 ένας με 60 και ένας με 80% κατά βάρος περιεκτικότητα σε δραστική φάση διατηρώντας τον ατομικό λόγο Ni/(Ni+Mo) ίσο με 0.8. Έπειτα, μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας ενεργοποίησης στη δραστικότητα των διμεταλλικών καταλυτών Mo-Ni-ZrO2. Τα παραπάνω δείγματα χαρακτηρίστηκαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM-EDS), ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (TEM), φυσιορόφηση N2, περίθλαση ακτινών-Χ (XRD), θερμοπρογραμματισμένη αναγωγή υδρογόνου (H2-TPR) και φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτινών-Χ (XPS). Οι καταλυτικές δοκιμές έδειξαν ότι η προσθήκη Mo αύξησε τη δραστικότητα των καταλυτών και ότι η βέλτιστη θερμοκρασία ενεργοποίησης είναι οι 500οC. Το δείγμα με 80% κατά βάρος περιεκτικότητα σε δραστική φάση τροποποιημένο με Mo και ενεργοποιημένο στους 500οC έδειξε την μέγιστη απόδοση σε υδρογονάνθρακες που έφτασε το 70.1% χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη το ηλιέλαιο. Τέλος, το παραπάνω δείγμα δοκιμάστηκε για την μετατροπή του τηγανελαίου για την παραγωγή ανανεώσιμου ντίζελ.
Description
Keywords
Καταλύτης, Εκλεκτική αποξυγόνωση, Πράσινο ντίζελ, Νικέλιο, Οξείδιο του ζιρκονίου, Χαλκός, Μολυβδαίνιο