Διμεταλλικοί και μονομεταλλικοί καταλύτες βασισμένοι στο ρουθήνιο και τον χαλκό για την υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα

• Κύριος συγγραφέας: Αρέθα, Σταυρούλα
• Άλλοι συγγραφείς: Aretha, Stavroula
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Υδρογόνωση CO2; Διμεταλλικοί καταλύτες; Ρουθήνιο; Xαλκός; Greenhouse effect; Hydrogenation of carbon dioxide; Ruthenium; Copper

Ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα τα οποία απασχολούν την επιστημονική κοινότητα είναι η υπέρμετρη παραγωγή συγκεκριμένων ρυπογόνων αερίων τα οποία συντελούν στην ολοένα και μεγαλύτερη αύξηση της μέσης θερμοκρασίας. Το CO2, αποτελεί από τα σημαντικότερα αέρια του θερμοκηπίου, το οποίο παράγεται από ποικίλες ανθρώπινες δραστηριότητες σε τεράστιες ποσότητες καθημερινά με αποτέλεσμα την χειροτέρευση της κλιματικής αλλαγής και της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Η μείωση της συγκέντρωσης του CO2 στην ατμόσφαιρα είναι επιτακτικά αναγκαία ώστε να αντιμετωπιστεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Μία εποικοδομητική λύση στο παραπάνω ζήτημα είναι η αξιοποίηση του παραγόμενου αερίου ως αντιδρών με σκοπό την παραγωγή πολύτιμων χημικών προϊόντων και ενδιάμεσων χημικών παραγώγων. Μια αντίδραση που οδηγεί στην παραγωγή πολλών χρήσιμων προϊόντων είναι η υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα, η οποία πραγματοποιείται μέσω ετερογενών καταλυτικών διεργασιών. Υπάρχουν ποικίλοι υποστηριγμένοι ετερογενείς καταλύτες οι οποίοι έχουν μελετηθεί ενδελεχώς με σκοπό την αύξηση της ενεργότητας και εκλεκτικότητας σε συγκεκριμένα προϊόντα, με τους περισσότερους να αποτελούνται από κάποιο μέταλλο ή συνδυασμό μετάλλων ως ενεργό κέντρο. Στην παρούσα διπλωματική, η υδρογόνωση του διοξειδίου του άνθρακα μελετάται χρησιμοποιώντας διμεταλλικούς καταλύτες που βασίζονται στο ρουθήνιο και τον χαλκό υποστηριγμένους σε φορέα YSZ καθώς και σε μονομεταλλικούς καταλυτές των ίδιων μετάλλων. Οι καταλύτες παρασκευάστηκαν ώστε να έχουν κοινή ατομική αναλογία σε σχέση με το υπόστρωμα At%=2.98 . Η υδρογόνωση πραγματοποιήθηκε σε τρεις διαφορετικές αναλογίες των αντιδρώντων, PCO2:PH2= 2:12, 2:8 και 4:2 ώστε να μελετηθεί η επιρροή της αναλογίας αντιδρώντων στην παραγωγή των δύο κύριων προϊόντων, το μεθάνιο και το μονοξείδιο του άνθρακα. Τα καταλυτικά πειραματικά δεδομένα αξιοποιήθηκαν ώστε να υπολογιστούν οι ρυθμοί κατανάλωσης και μετατροπής του CO2, οι ρυθμοί παραγωγής των δύο κύριων προϊόντων, των εκλεκτικοτήτων και των αποδόσεων ως προς τα προϊόντα αυτά, καθώς επίσης και των ενεργειών ενεργοποίησης της αντίδρασης. Τα πειράματα διεξήχθησαν σε θερμοκρασιακό εύρος από 250 έως 400oC. Οι καταλύτες των πειραμάτων συντέθηκαν με την μέθοδο του υγρού εμποτισμού, ενώ οι μέθοδοι χαρακτηρισμού που ακολουθήθηκαν ήταν η μέθοδος ρόφησης-εκρόφησης αζώτου (BET), η μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ (XRD), και η φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτίνων Χ (XPS).