Εποξείδωση προπυλενίου στην αέρια φάση με καταλύτες μετάλλων μετάπτωσης

Abstract

The aim of this PhD thesis is the development of new catalytic materials for the selective gas phase oxidation of propylene to propylene oxide, with molecular oxygen as the oxidant. The synthesized catalysts are based on silver and were supported on non-porous/low surface area oxides and mesoporous silicas with high surface area. More specifically, the study focuses on the effect of the reaction conditions, the effect of catalyst synthesis methodology, the effect of the type of the supporting material, the effect of the catalytic promotion with NaCl and the effect of the reaction promotion with steam. The thermodynamic and reaction kinetic aspects are also discussed. The catalytic data are directly linked to the catalysts characterization results, which are obtained by various techniques, such as BET, XRD, SEM, TEM, ICP, etc., in order to rationalize the reactivity and selectivity to the various products. Finally, different reaction pathways are discussed based on the experimental data.

Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη και η συστηματική μελέτη καινοτόμων καταλυτών με στόχο την εκλεκτική οξείδωση του προπυλενίου προς προπυλενοξείδιο, στην αέρια φάση, με οξυγόνο. Οι καταλύτες που παρασκευάσθηκαν βασίζονται κυρίως στον άργυρο και υποστηρίχθηκαν σε μη πορώδη ή με χαμηλή ειδική επιφάνεια οξείδια καθώς και σε μεσοπορώδεις πυριτίες με υψηλή ειδική επιφάνεια. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζονται η επίδραση των συνθηκών της αντίδρασης, η επίδραση της μεθοδολογίας της σύνθεσης των καταλυτών, η επίδραση του τύπου του υποστρώματος, η επίδραση της προώθησης των καταλυτών με NaCl καθώς και η επίδραση της προώθησης της αντίδρασης με υδρατμό. Επίσης εξετάζεται η θερμοδυναμική της αντίδρασης καθώς και βασικές παράμετροι κινητική της. Τα παραπάνω αποτελέσματα συνδέονται άμεσα με τον φυσικοχημικό χαρακτηρισμό των καταλυτών, που περιλαμβάνει τεχνικές όπως BET, XRD, SEM, TEM, ICP κ.α., με στόχο να ερευνηθούν σε βάθος τα αίτια που καθορίζουν την δραστικότητα και εκλεκτικότητα προς τα διάφορα προϊόντα, ενώ προτείνονται και σχετικοί μηχανισμοί αντίδρασης.