Καταλύτες Ni-Ir σε φορείς CeO2, GDC στην ξηρή αναμόρφωση μεθανίου: Επίδραση της μεθόδου σύνθεσης και της προκύπτουσας μορφολογίας του φορέα στην ενεργότητα και σταθερότητα

Το ερευνητικό ενδιαφέρον των τελευταίων χρόνων είναι στραμμένο  στην ανεύρεση εναλλακτικών καυσίμων με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα, λόγω της αλόγιστης χρήσης των ορυκτών καυσίμων που οδηγεί ολοένα και περισσότερο στην εξάντληση τους, ενώ συνδέεται άρρηκτα και με την κλιματική αλλαγή λόγω της αυξανόμενης συγκέντρωσης αερίων του θερμοκηπίου (κυρίως CO2) στην ατμόσφαιρα. Μια καταλυτική διεργασία που εστιάζει υψηλό ερευνητικό ενδιαφέρον ως υποσχόμενη τεχνολογία ανακύκλωσης εκπομπών CO2 είναι η ονομαζόμενη «ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου» (DRM: CH4 + CO2 ↔ 2CO + 2H2). Η διεργασία DRM οδηγεί στην παραγωγή αερίου σύνθεσης (Η2/CO) το οποίο, εκτός της παραγωγής μπλε Η2 (άμα του καθαρισμού του), αποτελεί και «μοχλό» της Fischer-Tropsch βιομηχανίας για σύνθεση οξυγονωμένων υδρογονανθράκων και άλλων χημικών προστιθέμενης αξίας. Ωστόσο, το τρωτό σημείο της καταλυτικής αυτής διεργασίας της ξηρής αναμόρφωσης του μεθανίου είναι η εναπόθεση άνθρακα, που απενεργοποιεί σταδιακά τους καταλύτες.  Αναπόφευκτη λοιπόν, είναι η αναζήτηση καταλυτών που να είναι υψηλά ενεργοί αλλά και αποτρεπτικοί σε φαινόμενα εναπόθεσης άνθρακα. Στα πλαίσια αυτής της αναζήτησης επικεντρώνεται η παρούσα εργασία. Συγκεκριμένα, παρασκευάσθηκαν διμεταλλικοί καταλύτες Ni-Ir σε υποστρώματα CeO2 και μικτού οξειδίου Gd2O3-CeO2 (GDC) διαφορετικής μορφολογίας, ήτοι νανοράβδων (nanorods) αλλά και ακανόνιστων νανοδομών, που προέκυψαν από δύο διαφορετικές μεθόδους σύνθεσης που εφαρμόστηκαν, την υδροθερμική και τη συγκαταβύθιση, αντίστοιχα. Σκοπός ήταν να διερευνηθεί κατά πόσον η διαδικασία παρασκευής επηρεάζει την απόδοση και σταθερότητα των καταλυτών στην διεργασία DRM. Διαπιστώθηκε ότι οι ενεργές φάσεις Ni-Ir που υποστηρίχθηκαν σε φορείς νανοράβδων είναι εξαιρετικά δραστικότεροι και σταθερότεροι των αντιστοίχων που υποστηρίχθηκαν σε φορείς ακανόνιστων νανοδομών. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές ανάλυσης της μορφολογίας/δομής και των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των καταλυτών, όπως TEM/SEM-EDS, XRD, H2-TPR, H2-chemisorption και ΒΕΤ, ώστε να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα και συσχετίσεις δομής-ενεργότητας.