BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//TUC//Events//EN CALSCALE:GREGORIAN BEGIN:VTIMEZONE TZID:Europe/Athens TZNAME:EEST DTSTART:19700329T030000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=3 BEGIN:STANDARD TZOFFSETFROM:+0200 TZOFFSETTO:+0300 TZNAME:EET DTSTART:19701025T040000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=10 END:STANDARD END:VTIMEZONE BEGIN:VEVENT CREATED:20260707T102544Z LAST-MODIFIED:20260707T102544Z DTSTAMP:20260717T022645Z UID:1784244405@tuc.gr SUMMARY:Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας κ.Θ εοφανίδου Κωνσταντίνας - Σχολή ΧΗΜΗΠ ΕΡ LOCATION: DESCRIPTION:https://www.tuc.gr/el/to-polytechnei o/ilektronikes-ypiresies/imerologio/ imerologio-ekdiloseon-1?tx_tucevents 2_tuceventsdisplay%5Baction%5D=show& tx_tucevents2_tuceventsdisplay%5Bcon troller%5D=Event&tx_tucevents2_tucev entsdisplay%5Bevent%5D=8546&cHash=81 780b2e0adca1677a9fc7acc9a3ec38\nΑΝΑΚ ΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑ ΣΙΑΣ\n  \n Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: ΘΕ ΟΦΑΝΙΔΟΥ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑ           \n Α. Μ.: 2021050024\n Ημερομηνία Παρουσία σης: 10/07/2026                                             \n Ώρα: 10:00 \n Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j /96848543974?pwd=ZDd3UkM3YUI5bGttSXp MVmUvcit4dz09\n  \n Θέμα ΔE «Ξηρή αν αμόρφωση του μεθανίου σε καταλύτες N i υποστηριγμένους σε σύνθετα οξείδια μετάλλων»\n  \n Title «Dry methane reforming over Ni catalysts supporte d on composite metal oxides»\n Επιβλ έπουσα: Παναγιωτοπούλου Παρασκευή\n Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:\n 1 Πα ναγιωτοπούλου Παρασκευή\n 2 Γεντεκάκ ης Ιωάννης\n 3 Γιαννής Απόστολος\n   \n Περίληψη:\n Στη παρούσα διπλωματι κή εργασία μελετήθηκε η αντίδραση τη ς ξηρής αναμόρφωσης του μεθανίου (Dr y Reforming of Methane, DRM), δηλαδή η καταλυτική μετατροπή των CH4 και CO2 σε H2 και CO, η οποία αποτελεί μ ία ιδιαίτερα ελκυστική διεργασία, κα θώς αξιοποιεί δύο από τα σημαντικότε ρα αέρια του θερμοκηπίου για την παρ αγωγή αερίου σύνθεσης (syngas) που ε ίναι κατάλληλο για ποικίλες χημικές και ενεργειακές εφαρμογές. Παρά τα π λεονεκτήματά της, η DRM χαρακτηρίζετ αι από έντονα ενδόθερμο χαρακτήρα κα ι σημαντικές προκλήσεις, όπως η κατα λυτική απενεργοποίηση λόγω εναπόθεση ς άνθρακα ή/και συσσωμάτωσης των σωμ ατιδίων του μετάλλου σε υψηλές θερμο κρασίες. Η ανάπτυξη αποδοτικών και σ ταθερών καταλυτικών συστημάτων, καθώ ς και η εις βάθος κατανόηση του μηχα νισμού της αντίδρασης DRM, αποτελούν κρίσιμα ζητήματα για τη βιομηχανική της αξιοποίηση.  Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη της αντίδρ ασης DRM σε καταλύτες Ni (5 wt.%) υπ οστηριγμένους σε σύνθετα οξείδια μετ άλλων MxOy-Al2O3 (M: Sm, Gd, Ca, Nd, Ga). Διερευνήθηκε η επίδραση της φύ σης και της περιεκτικότητας του πρόσ θετου οξειδίου, MxOy, στις φυσικοχημ ικές ιδιότητες των καταλυτών Ni, με σκοπό τη συσχέτιση των ιδιοτήτων αυτ ών με την καταλυτική συμπεριφορά, πρ οκειμένου να αναπτυχθούν ενεργοί και εκλεκτικοί καταλύτες για την παραγω γή αερίου σύνθεσης. Παράλληλα εξετάσ τηκε η μερική αντικατάσταση του Ni μ ε μικρή περιεκτικότητα Rh (0.1 wt.%) στην επιφάνεια του φορέα που οδήγησ ε σε υψηλότερη ενεργότητα. Οι βέλτισ τοι καταλύτες μελετήθηκαν, επίσης, ω ς προς τη σταθερότητα τους για την α ντίδραση DRM, ενώ μηχανιστική μελέτη διεξήχθη με σκοπό να προσδιοριστεί η φύση των ενδιαμέσων ειδών και τα σ τοιχειώδη βήματα που συνιστούν το μη χανισμό της αντίδρασης.\n Οι φορείς και οι καταλύτες παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο του υγρού εμποτισμού και χ αρακτηρίστηκαν με τεχνικές περίθλαση ς ακτίνων Χ (XRD) και θερμοπρογραμμα τιζόμενης  εκρόφησης CO2 (CO2-TPD). Τα πειράματα καταλυτικής ενεργότητας πραγματοποιήθηκαν στη θερμοκρασιακή περιοχή 400-750οC χρησιμοποιώντας σ ύσταση τροφοδοσίας αποτελούμενη από  50%CH4 και 50%CO2. Η τάση των καταλ υτών ως προς την εναπόθεση άνθρακα ε ξετάστηκε με τη τεχνική της θερμοπρο γραμματιζόμενης οξείδωσης (Temperatu re Programmed Oxidation, TPO). Ο μηχ ανισμός της αντίδρασης εξετάστηκε με πειράματα υπέρυθρης φασματοσκοπίας (in situ DRIFTS) που πραγματοποιήθηκ αν υπό συνθήκες DRM χρησιμοποιώντας  σύσταση τροφοδοσίας αποτελούμενη απ ό 10%CH4 και 10%CO2.\n Τα αποτελέσμα τα έδειξαν ότι η επιφανειακή βασικότ ητα των καταλυτών Ni/MxOy-Al2O3 είνα ι σημαντικά υψηλότερη από εκείνη του σκέτου Al2O3 και μεταβάλλεται με τρ όπο που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό απ ό τη φύση του MxOy. Η προσθήκη Nd2O3 , Gd2O3, CaO και Sm2O3 στην επιφάνει α του Al2O3 οδηγεί σε σημαντική βελτ ίωση της καταλυτικής συμπεριφοράς σε αντίθεση με τη προσθήκη Ga2O3 η οπο ία σε θερμοκρασίες > 600 οC οδηγε ί σε χαμηλότερες μετατροπές αντιδρών των και μικρότερο λόγο H2/CO σε σχέσ η με τον καταλύτη αναφοράς Ni/Al2O3. Ο ρυθμός της αντίδρασης βελτιστοποι είται για τον καταλύτη που χαρακτηρί ζεται από ενδιάμεση επιφανειακή βασι κότητα και αυξάνεται προοδευτικά ακο λουθώντας τη σειρά Ni/Al2O3 ~ Ni/10% Ga2O3-Al2O3 < Ni/10%Sm2O3-Al2O3 & lt; Ni/10%Gd2O3-Al2O3 < Ni/10%CaO -Al2O3 < Ni/10%Nd2O3-Al2O3. Σε μι α προσπάθεια διερεύνησης της δυνατότ ητας βελτίωσης της καταλυτικής συμπε ριφοράς του λιγότερου ενεργού καταλύ τη Ni/10%Ga2O3-Al2O3 εξετάστηκε η επ ίδραση της περιεκτικότητας του Ga2O3 (0-20 wt.%). Ωστόσο, δεν παρατηρήθη κε κάποια μονότονη τάση στην καταλυτ ική ενεργότητα με αύξηση της περιεκτ ικότητας σε Ga2O3, φανερώνοντας ότι στην επιφάνεια των καταλυτών αυτών λ αμβάνουν χώρα πολύπλοκα φαινόμενα κα θένα από τα οποία επηρεάζει με διαφο ρετικό τρόπο τη καταλυτική συμπεριφο ρά. Ο βέλτιστος καταλύτης Ni/Nd2O3-A l2O3 παρουσίασε ικανοποιητική σταθερ ότητα για ~6 ώρες αντίδρασης, ενώ πε ραιτέρω αλληλεπίδραση του με το μείγ μα της αντίδρασης για 12 συνολικά ώρ ες οδήγησε σε προοδευτική μείωση των μετατροπών των αντιδρώντων, σε αντί θεση με τον λόγο Η2/CO που παρέμεινε σταθερός. Πείραμα TPO που διεξήχθη στον χρησιμοποιημένο καταλύτη μετά τ ην ολοκλήρωση του πειράματος σταθερό τητας έδειξε ότι η απώλεια της ενεργ ότητας οφείλεται σε εναπόθεση άνθρακ α στην καταλυτική επιφάνεια που λαμβ άνει χώρα μέσω της ανεπιθύμητης αντί δρασης διάσπασης του CH4 ή/και της α ντίδρασης Boudouard. Ο σχηματισμός ά νθρακα περιορίστηκε σημαντικά με αντ ικατάσταση μέρους του Ni από μικρή π οσότητα (0.1 wt.%) Rh, οδηγώντας τελ ικά σε σημαντική βελτίωση της καταλυ τικής σταθερότητας, πιθανόν λόγω μικ ρής αύξησης της επιφανειακής βασικότ ητας.\n Πειράματα in situ DRIFTS που πραγματοποιήθηκαν σε επιλεγμένους κ αταλύτες (Ni/Al2O3, Ni/Nd2O3-Al2O3 κ αι Ni/Rh/ Nd2O3-Al2O3) υπό συνθήκες DRM έδειξαν ότι η αντίδραση προχωρά μέσω ενός δι-λειτουργικού μηχανισμού με τη συμμετοχή τόσο του μετάλλου ό σο και του φορέα. Σύμφωνα με τον μηχ ανισμό αυτό, το CO2 ροφάται στην επι φάνεια του φορέα οδηγώντας στο σχημα τισμό ανθρακικών ειδών ενώ το CH4 ρο φάται στην επιφάνεια του μετάλλου σχ ηματίζοντας ροφημένα είδη CHx. Τόσο τα ανθρακικά είδη όσο και τα είδη CH x μετατρέπονται τελικά σε φορμικά εί δη στην επιφάνεια του φορέα, τα οποί α θεωρούνται ενεργά ενδιάμεσα, με το ν σχετικό πληθυσμό τους να εξαρτάται σημαντικά από τη φύση του φορέα και τη θερμοκρασία αντίδρασης.\n Συνολι κά, τα ευρήματα της παρούσας Διπλωμα τικής Εργασίας (α) δείχνουν ότι η βε λτιστοποίηση της επιφανειακής βασικό τητας μπορεί να οδηγήσει σε αποδοτικ ή ενεργοποίηση του CO2 και περιορισμ ό της εναπόθεσης άνθρακα, και (β) μπ ορούν να συμβάλουν στη σχεδίαση ενερ γών και σταθερών καταλυτών για την α ντίδραση DRM.\n Abstract:\n In the p resent diploma thesis, the dry refor ming of methane (DRM) reaction was i nvestigated, namely the catalytic co nversion of CH4 and CO2 into H2 and CO. This process represents a highly attractive pathway as it utilizes t wo of the most significant greenhous e gases to produce synthesis gas (sy ngas), which is suitable for various chemical and energy applications. D espite its advantages, DRM is charac terized by a strongly endothermic na ture and faces substantial challenge s, such as catalytic deactivation ca used by carbon deposition and/or the sintering of metal particles at hig h temperatures. The development of e fficient and stable catalytic system s, alongside an in-depth understandi ng of the DRM reaction mechanism, co nstitute critical factors for its in dustrial implementation. The present work focuses on the study of the DR M reaction over Ni catalysts (5 wt.% ) supported on composite metal oxide s MxOy-Al2O3 (M: Sm, Gd, Ca, Nd, Ga) . The effect of the nature and conte nt of the metal oxide promoter, MxOy , on the physicochemical properties of the Ni catalysts was investigated , aiming to correlate these properti es with the catalytic behavior in or der to develop active and selective catalysts for syngas production. Con currently, the partial replacement o f Ni with a low content of Rh (0.1 w t.%) on the support surface was exam ined. The optimal catalysts were als o evaluated regarding their stabilit y during the DRM reaction, while a m echanistic study was conducted to de termine the nature of the intermedia te species and the elementary steps involved in the reaction mechanism.\ n The supports and catalysts were pr epared using the wet impregnation me thod and were characterized by X-ray diffraction (XRD) and temperature-p rogrammed desorption of CO2 (CO2-TPD ). Catalytic activity experiments we re carried out in the temperature ra nge of 400–750°C, employing a feed c omposition consisting of 50% CH4 and 50% CO2. The tendency of the cataly sts toward carbon deposition was inv estigated using the temperature-prog rammed oxidation (TPO) technique. Th e reaction mechanism was studied via infrared spectroscopy experiments ( in situ DRIFTS) performed under DRM conditions, using a feed composition of 10% CH4 and 10% CO2.\n The resul ts demonstrated that the surface bas icity of the Ni/MxOy-Al2O3 catalysts is significantly higher than that o f the bare Al2O3 and varies in a man ner heavily dependent on the nature of MxOy. The addition of Nd2O3, Gd2O 3, CaO and Sm2O3 on the Al2O3 surfac e leads to a substantial improvement in catalytic performance. In contra st, the incorporation of Ga2O3 at te mperatures above 600°C results in lo wer reactant conversions and a reduc ed H2/CO ratio compared to the refer ence catalyst Ni/Al2O3. The reaction rate is optimized over the catalyst characterized by intermediate surfa ce basicity and progressively increa ses following the order of: Ni/Al2O3 ~ Ni/10%Ga2O3-Al2O3 < Ni/10%Sm2O 3-Al2O3 < Ni/10%Gd2O3-Al2O3 < Ni/10%CaO-Al2O3 < Ni/10%Nd2O3-Al2 O3. In an attempt to investigate the potential improvement of the least active catalyst Ni/10%Ga2O3-Al2O3, t he effect of Ga2O3 loading (0–20 wt. %) was examined. However, no monoton ic trend in catalytic activity was o bserved with increasing Ga2O3 conten t, indicating that complex phenomena occur on the surface of these catal ysts, each of which affects the cata lytic behavior differently. The opti mal catalyst Ni/Nd2O3-Al2O3 exhibite d satisfactory stability for approxi mately 6 hours of reaction; however, further catalyst interaction with t he reaction mixture up to a total of 12 hours led to a progressive decli ne in reactant conversions, whereas the Η2/CO ratio remained stable. A T PO experiment conducted over the spe nt catalyst after the completion of the stability test revealed that the loss of activity is attributed to c arbon deposition on the catalytic su rface, which takes place via the und esirable methane decomposition and/o r the Boudouard reaction. Carbon for mation was significantly suppressed by replacing a fraction of Ni with a small amount of Rh (0.1 wt.%), ulti mately leading to a remarkable impro vement in catalytic stability, likel y due to a slight increase in surfac e basicity.\n In situ DRIFTS experim ents conducted over selected catalys ts (Ni/Al2O3, Ni/Nd2O3-Al2O3 και Ni/ Rh/ Nd2O3-Al2O3) under DRM condition s revealed that the reaction proceed s via a bifunctional mechanism invol ving both the metal and the support. According to this mechanism, CO2 is adsorbed on the support surface, le ading to the formation of carbonate species, while CH4 is adsorbed on th e metal surface, forming adsorbed CH x species. Both carbonate and CHx sp ecies are ultimately converted into formate species on the support surfa ce, which are considered active inte rmediates, with their relative popul ation depending significantly on the nature of the support and the react ion temperature.\n Overall, the find ings of this diploma thesis (a) demo nstrate that the optimization of sur face basicity can lead to efficient CO2 activation and mitigation of car bon deposition, and (b) can contribu te to the design of active and stabl e catalysts for the DRM reaction.\n  \n STATUS:CONFIRMED ORGANIZER;RSVP=FALSE;CN=TUC;CUTYPE=TUC:mailto:webmaster@tuc.gr DTSTART:20260710T100000 DTEND:20260710T110000 TRANSP:OPAQUE CLASS:DEFAULT END:VEVENT END:VCALENDAR