Ανάπτυξη νέων καταλυτικών συστημάτων υποστηριγμένου Ru για την καταλυτική διάσπαση του N20
Creators: name: Μάρτη, Μαρία Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Καταλυτική διάσπαση του N20
Μέθοδος πολιόλης
Καταλυτικά νανοσωματίδια μετάλλων
Catalytic decomposition of N20
Polyol method
Supported Ru nanoparticles

description: Η ατμοσφαιρική ρύπανση αποτελεί σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα των αναπτυγμένων, κυρίως, χωρών λόγω της διατάραξης της φυσικής ισορροπίας του οικοσυστήματος που έχει προκληθεί από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Το υποξείδιο του αζώτου (Ν2Ο) συμπεριλαμβάνεται στα αέρια του θερμοκηπίου και αποτελεί ένα από τα πιο επικίνδυνα αέρια για το περιβάλλον. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο του Κυότο, η Ε.Ε. έχει δεσμευθεί έως το 2010 να μειώσει τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου κατά 8%, σε σχέση με τα αντίστοιχα επίπεδα εκπομπών του 1990. Για την επίτευξη του στόχου, σημαντικό ρόλο θα διαδραματίσει η μείωση των εκπομπών του Ν2Ο από τα απαέρια των βιομηχανικών μονάδων με διεργασίες καταλυτικής διάσπασης, όπου το Ν2Ο μετατρέπεται σε άζωτο. Ένα νέο πεδίο έρευνας το οποίο έχει αναπτυχθεί την τελευταία δεκαετία και το οποίο έχει σημαντικές επιδράσεις σε καταλυτικές διεργασίες είναι η παρασκευή καταλυτικών συστημάτων με νανοσωματίδια μετάλλων. Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκε σειρά καταλυτών ρουθηνίου (Ru) και σιδήρου (Fe) σε υποστρώματα οξειδίου του αργιλίου (γ-Al2O3) και ζεόλιθων τύπου MFI (ZSM-5, silicalite). Μελετήθηκε η δραστικότητα και η σταθερότητά τους στην καταλυτική διάσπαση του N2O σε πραγματικές συνθήκες αντίδρασης (παρουσίας SO2 και Η2Ο) προσεγγίζοντας βιομηχανικές διεργασίες καύσης. Η έρευνα επικεντρώθηκε στην παρασκευή και εναπόθεση καταλυτικών νανοσωματιδίων Ru σε υπόστρωμα γ-Al2O3, με χρήση αιθυλενογλυκόλης ως διαλύτη αλλά και ως αναγωγικό μέσο. Ειδικότερα, μελετήθηκε η επίδραση του μεγέθους και της διασποράς των σωματιδίων Ru στην δραστικότητα και σταθερότητα των καταλυτών στην διάσπαση του Ν2Ο.Οι καταλύτες που παρασκευάστηκαν με την in-situ αναγωγή του Ru με αιθυλενογλυκόλη εμφανίζουν πολύ μεγαλύτερη δραστικότητα και σταθερότητα στην διάσπαση του Ν2Ο, ιδιαίτερα παρουσία «δηλητηρίων» στην τροφοδοσία, σε σύγκριση με τους αντίστοιχους σε ποσοστό μετάλλου καταλύτες που παρασκευάστηκαν με την μέθοδο του ξηρού εμποτισμού.
description: The atmospheric pollution is one of the most important problems of the developed countries, mainly, due to the disturbance of the natural balance as a result of the human activities. Nitrous Oxide (N2O) is one of the most harmful gases for the environment. According to the Kyoto protocol, the E.U. has commited itself to an 8% reduction in greenhouse gas emissions with reference to 1990 levels until 2010. In reaching this target, an important role will play the reduction of N2O emissions from industrial flue-gases with catalytic decomposition processes where N2O converts to N2. Α new research field which has been developed in the last decade is the preparation of catalytic systems with metal nanoparticles which affect greatly the activity and selectivity of the catalysts. In the present work, a series of Ru- and Fe- alumina and MFI (ZSM-5, silicalite) based catalysts were prepared. The activity and stability of these catalysts were studied in real reaction conditions (presence of SO2 + H2O approaching industrial combustion processes. The research focused on the preparation and deposition of catalytic Ru nanoparticles on alumina using ethylene glycol both as solvent and reducing agent and the application of these new catalysts for the first time in N2O decomposition. Specifically, the effect of the Ru particles size and distribution on the activity and stability of catalysts in N2O decomposition was systematically investigated. The catalysts which prepared by reduction with ethylene glycol show higher activity and stability, especially when poisons were added in the feed composition, in comparison with those, having the same metal content, but being prepared by dry impregnation.