title: Δραστικότητα περοβσκιτικών υλικών σε συνδυασμό με Ir για την οξείδωση του CO
title: Activity of perovskitic materials in conjunction with Ir in CO oxidation 
Creators: name: Νικολαου Βασιλειος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Μια από τις σημαντικότερες αντιδράσεις στην ετερογενή κατάλυση είναι η οξείδωση του CO, δηλαδή η διαδικασία μετατροπής του σε CO2. Ο κατάλληλος συνδυασμός μετάλλου/φορέα είναι πολύ σημαντικός ώστε να υπάρξει μέγιστη απόδοση μετατροπής CO σε χαμηλές θερμοκρασίες. Το Ir (Ιρίδιο) είναι ένα σχετικά φθηνό ευγενές μέταλλο και ένα πολλά υποσχόμενο υλικό στον τομέα της περιβαλλοντικής κατάλυσης, καθώς και για την αντίδραση της οξείδωσης του CO. Μετά από πρόσφατες μελέτες τα σωματίδια Ir ΄΄σταθεροποιούνται΄΄ σε υψηλές θερμοκρασίες σε οξειδωτικές συνθήκες. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν πειραματικά οι καταλυτικές ιδιότητες των περοβσκιτικών οξειδίων με χημικό τύπο La1-xSrxMnO3 (x=0, 0,3, 0,5 και 0,7) (ή LSMxx) σε ρόλο φορέα σε συνδυασμό με την ενεργή φάση του ευγενούς μετάλλου Ir. Οι καταλύτες Ir/La1-xSrxMnO3 μελετήθηκαν σε εύρος θερμοκρασιών 100-450oC σε συνθήκες περίσσειας οξυγόνου. Οι φορείς LSM παρασκευάστηκαν με την μέθοδο της συν-καταβύθισης ενώ η προσθήκη 2%wt Ir στους φορείς LSM έγινε με την μέθοδο του υγρού εμποτισμού. Η καταλυτική ενεργότητα τους μελετήθηκε σε διαφορετικές συνθήκες προ-επεξεργασίας (σε αναγωγικές και οξειδωτικές συνθήκες). Επιπλέον μελετήθηκε η θερμική σταθερότητα τους μετά από την εφαρμογή συγκεκριμένων πρωτοκόλλων γήρανσης. Παράλληλα μέσω διαφόρων τεχνικών χαρακτηρισμού (μέθοδος Brunauer-Emmett-Teller (BET), προσδιορισμός κρυσταλλικής δομής με τη μέθοδο σκέδασης ακτινών Χ σε σκόνη (XRD) και θερμοπρογραμματιζόμενη αναγωγή με υδρογόνο (H2-TPR) ) έγινε προσπάθεια να κατανοηθεί ο τρόπος που σχετίζεται η δομή, η δραστικότητα και η σταθερότητα των Ir/LSMxx. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των πειραμάτων, διαπιστώθηκε ότι, οι καταλύτες Ir/LSMxx είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στην οξείδωση του CO στο θερμοκρασιακό εύρος 100-450oC. Οι καταλύτες Ir/LSMxx ήταν σημαντικά πιο αποτελεσματικοί από τους LSMxx και ιδιαίτερα στην προ-ανηγμένη τους κατάσταση. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε Sr στους φορείς LSM φαίνεται να μην ενισχύει περαιτέρω την καταλυτική τους δραστικότητα, ωστόσο περιορίζει το φαινόμενο της υστέρησης που παρατηρείται στην οξείδωση του CO. Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι, παρά την γήρανση των καταλυτών σε υψηλές θερμοκρασίες (600 & 750oC) σε συνθήκες περίσσειας O2, οι καταλύτες σχεδόν στο σύνολο τους παρουσιάζουν εξαιρετική θερμική σταθερότητα. Τα αποτελέσματα αυτά είναι ιδιαίτερα υποσχόμενα για μελλοντική εφαρμογή των υλικών αυτών σε άλλες αντιδράσεις.
description: One of the most important reactions in the catalytic converter and in the heterogeneous is the oxidation of CO, i.e. the process of its conversion to CO2. The right metal/support combination is very important for maximum CO conversion efficiency at low temperatures. Ir (Iridium) is a relatively inexpensive noble metal and a very promising material in the field of environmental catalysis, as well as for the oxidation reaction of CO. According to recent studies, Ir particles are "stabilized" at high temperatures in excess oxygen. In the present thesis the catalytic properties of the perovskite oxides with chemical formula La1-xSrxMnO3 (x=0, 0,3, 0,5 and 0,7) (or LSMxx) in a support role in combination with the active phase of the noble metal Ir. The Ir/La1-xSrxMnO3 catalysts were studied in the temperature range of 100-450oC under conditions of excess oxygen. LSM supports were synthesized by co-precipitation, Iridium loading of 2wt% was incorporated on the LSM supports using the conventional wet impregnation method. Their catalytic activity was studied under different pretreatment conditions (in reducing and oxidizing conditions). At the same time, catalyst characterization techniques (by the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method, powder X-ray diffraction (XRD) method and hydrogen temperature programmed reduction (H2-TPR) ), an attempt was made to understand how it is related the structure, activity and stability of Ir/LSMxx. Catalytic activity and stability experiments were performed on pre-oxidized, pre-reducing and aging catalysts. According to the results of the experiments, Ir/LSMxx catalysts were found to be particularly effective in CO oxidation in the temperature range 100-450oC. The Ir/LSMxx catalyst was significantly more active than the LSMxx and particularly in their pre-reduced situation. The increase in Sr content in LSM supports does not further enhance the catalytic oxidation of CO, however it reduces the hysteresis phenomena observed in CO oxidation. In addition, it was found that, despite the aging of the catalysts at high temperatures (600 & 750oC) in conditions of excess O2, Ir/LSMxx almost show excellent thermal stability. These results are very promising for future application of these materials in other reactions.