Καινοτόμα γεωπολυμερή καταλυτικά επιστρώματα

Λάζου, Αδαμαντία; Lazou, Adamantia

dc.contributor.author	Λάζου, Αδαμαντία	el
dc.contributor.author	Lazou, Adamantia	en
dc.date.accessioned	2017-09-27T06:53:46Z
dc.date.available	2017-09-27T06:53:46Z
dc.date.issued	2017-09-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45699
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14500
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Καταλυτικά επιστρώματα	el
dc.subject	Καταλυτικοί μετατροπείς	el
dc.subject	Γεωπολυμερισμός	el
dc.subject	Καταλυτικά κέντρα (μέταλλα)	el
dc.subject	Γεωπολυμερή απο μετακαολίνη	el
dc.subject	Catalytic wash coat	en
dc.subject	Technology of geopolymerization	en
dc.subject	Catalytic converters	en
dc.subject	Metakaolin-based geopolymers	en
dc.subject	Active catalytic centers (metalls)	en
dc.title	Καινοτόμα γεωπολυμερή καταλυτικά επιστρώματα	el
dc.title	Development of geopolymeric catalytic washcoat	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Σύνθεση υλικών	el
heal.classification	Μεταλλουργικές διεργασίες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-21
heal.abstract	Οι καταλυτικοί μετατροπείς αυτοκινήτων χρησιμοποιούνται για την μετατροπή των αέριων ρύπων που παράγονται κατά την καύση της βενζίνης, σε αβλαβή για το περιβάλλον και τον άνθρωπο αέρια. Αποτελούνται από τρία κυρίως μέρη. Το βασικότερο από αυτά είναι ο κεραμικός ή μεταλλικός μονόλιθος (υπόστρωμα) που έχει κυψελοειδή δομή και αποτελείται από έναν πολύ μεγάλο αριθμό παράλληλων καναλιών μικρής διαμέτρου. Πάνω στα τοιχώματα των καναλιών αυτών, αποτίθεται ένα ειδικό, λεπτό στρώμα με μεγάλη ειδική επιφάνεια, το οποίο ονομάζεται επίστρωμα (washcoat, support ή carrier) και αποτελείται κυρίως από γ‐αλουμίνα, αλλά και από άλλα ανόργανα οξείδια (CeO2, La2O3, ZrO2, BaO). Το στρώμα αυτό, φέρει τα ενεργά καταλυτικά κέντρα (catalytic active centers), τα οποία αποτελούν τα μέταλλα Pt, Pd και Rh και επιτυγχάνουν την μετατροπή των ρύπων. Οι πολύ συγκεκριμένες ιδιότητες που πρέπει να έχει ένα καταλυτικό επίστρωμα συνεπάγονται ακριβές πρώτες ύλες και πολύπλοκες διαδικασίες για την παραγωγή του, αυξάνοντας σημαντικά το κόστος του. Παράλληλα όμως καθιστούν ενδιαφέρουσα την ανάπτυξη υλικών ικανών να το αντικαταστήσουν. Τα τελευταία 20 χρόνια εκτεταμένη έρευνα λαμβάνει χώρα σε τομείς που αφορούν τη σύνθεση και τη δημιουργία υλικών, ικανών να αντικαταστήσουν σημερινά υλικά, μέσα από έναν καινοτόμο, πιο οικονομικό, φιλικό προς το περιβάλλον και σύγχρονο τρόπο. Τα γεωπολυμερή αποτελούν κομμάτι των παραπάνω ερευνών. Ως πρώτες ύλες για την σύνθεση των γεωπολυμερών αξιοποιούνται φυσικά αργιλοπυριτικά υλικά (καολίνης‐ μετακαολίνης, κ.ά), αλλά και απόβλητα βιομηχανικών δραστηριοτήτων (μεταλλουργικές σκωρίες, ιπτάμενη τέφρα, κλπ.), τα οποία δίνουν προστιθέμενη αξία στα τελικά προϊόντα. Λόγω των χαρακτηριστικών τους ιδιοτήτων (μεγάλη αντοχή, προσροφητική ικανότητα, μικρό πορώδες, χαμηλό κόστος σύνθεσης κ.ά.), τα γεωπολυμερή θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε ευρείς εφαρμογές όπως στη σύνθεση τσιμέντων και δομικών υλικών, στην διαχείριση των τοξικών αποβλήτων, στην αυτοκινητοβιομηχανία ως υλικά πυροπροστασίας κ.ά. Στόχος της Διπλωματικής Εργασίας είναι να διερευνήσει τη δυνατότητα των γεωπολυμερών υλικών από μετακαολίνη να αποτελέσουν το καταλυτικό επίστρωμα για τους καταλυτικούς μετατροπείς αυτοκινήτων. Επίκεντρο του πειραματικού μέρους αποτέλεσε η μελέτη των βασικών παραγόντων του γεωπολυμερισμού που επιδρούν στην σταθερότητα της δομής και στην ειδική επιφάνεια των γεωπολυμερών αλλά και οι βασικοί παράγοντες που επιδρούν στην ικανότητά τους να φορτίζονται με μέταλλα (Cu, Co και Ni). Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα, τα γεωπολυμερή καταλυτικά επιστρώματα από μετακαολίνη μπορούν να αποτελέσουν αντικαταστάτες των καταλυτικών επιστρωμάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα στους καταλυτικούς μετατροπείς αυτοκινήτων. Γενικά, παρουσιάζουν ικανοποιητική ειδική επιφάνεια, της τάξης των 60 – 65 m2/g, ενώ έχουν υψηλό δυναμικό φόρτισης με μέταλλα. Επιπλέον, μετά τη φόρτιση των καταλυτικών επιστρωμάτων με χαλκό, ο έλεγχος της καταλυτικής ενεργότητας των παραγόμενων υλικών έδειξε ικανοποιητική συμπεριφορά των υλικών, ως προς την οξείδωση των ρύπων CO και C3H6.	el
heal.abstract	Automotive catalytic converters consist mainly of three parts. The ceramic or metallic monolith (substrate) from which the gaseous pollutants pass through and be converted to harmless gases for the human health and the environment. The monolith comprises of a large number of parallel channels and has a honeycomb structure. The walls of these channels are coated with a special thin layer of inorganic oxides (mainly of gamma‐alumina, but also CeO2, La2O3, ZrO2 and BaO) with a large specific surface area, which is called washcoat or carrier. The washcoat carries the active catalytic materials, which are the precious metals Pt, Pd and Rh that achieve the gasses conversion. The complexity and the manufacturing cost of the washcoat, were and remain the reasons for developing a new material capable to replace the current catalytic washcoat. The evolution of technology had led over the past 20 years in the development of research in the fields of synthesis and production of materials capable to replace today's materials in an innovative, more economic, environmental friendly and modern way. Geopolymers are part of the above research. As raw materials for the synthesis of geopolymers, natural aluminosilicate materials are utilized (kaolin‐metakaolin, etc.), but also wastes from different industrial activities, like metallurgical slags, fly ash, etc., which add value to the final products. Their characteristic properties (high strength, adsorption capacity, low porosity, low cost of synthesis, etc.) make them materials that are capable of being used in a wide range of applications, for example in the composition of cements and building materials, in the management of toxic wastes and others. The research topic of the Diploma Thesis is to investigate the ability of geopolymers from metakaolin to engage the role of the catalytic washcoat in the automotive catalytic converters. The main parameters of geopolymerization that affect the structural stability and the specific surface area of geopolymers, as well as their ability to be charged with metals (Cu, Co and Ni), were the main objects of the experimental process of the research According to the experimental results of this investigation, the metakaolin‐based geopolymeric catalytic supports could replace the washcoat used in the automotive catalytic converters today. Generally, it concerns for materials with a satisfied specific surface area, in the range of 60 – 65 m2/g, that also present a high potential for metals’ loading. Moreover, the catalytic activity testing of the geopolymeric washcoats, after the loading with copper, revealed very good behavior in oxidation of the pollutants CO and C3H6.	en
heal.advisorName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Τσετσέκου, Αθηνά	el
heal.committeeMemberName	Ταξιάρχου, Μαρία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	106 σ.
heal.fullTextAvailability	true