Charakterystyka i badania katalityczne nanometrycznych układów na bazie niklu używanych jako katalizatory suchego reformingu metanu - związek pomiędzy strukturą a tendencją do dezaktywacji

Skuteczna redukcja emisji gazów cieplarnianych stanowi w okresie ostatnich dwóch dekad jedno z najistotniejszych wyzwań związanych z ochroną środowiska, w szczególności dotyczących stanu atmosfery.W niniejszej pracy zaprezentowana została metoda syntezy układów CeO2-ZrO2 w warunkach nadkrytycznych i ich funkcjonalizacja solami niklu(II). Cztery próbki poddano szczegółowej charakterystyce fizykochemicznej i funkcjonalnej.Przeprowadzono badania strukturalne (XRD), tekstualne (BET, SEM) oraz charakterystykę katalityczną w reakcji suchego reformingu metanu (DMR – Dry Methane Reforming). DMR stanowi jeden z efektywniejszych sposobów katalitycznych jednoczesnego usuwania dwóch najważniejszych gazów cieplarnianych - metanu i dwutlenku węgla. Produktem reakcji DMR jest gaz syntezowy - kluczowy substrat dla przemysłu chemicznego.Wszystkie próbki odznaczają się strukturą kubiczną. Wraz z dodatkiem Zr rozmiar komórki elementarnej maleje, a refleksy dyfrakcyjne przesuwają się w stronę wyższych wartości kąta 2θ. Wskazuje to na możliwą inkorporację jonów Zr4+ w podsieć kationową nośnika i powstanie tlenku binarnego cerowo-cyrkonowego. Struktura wszystkich katalizatorów jest mezoporowata. Rozmiary pojedynczych krystalitów są zbliżone rozmiarowo, co wskazuje na porowatość międzycząsteczkową. Najmniej aktywny katalizator to ten, który zawiera CeO2 jako nośnik. Wraz z wprowadzeniem ZrO2 do matrycy katalizatora i utworzeniem się nośnika binarnego zauważono wyraźną poprawę aktywności katalitycznej bez względu na skład nośnika.Efficient reduction of greenhouse gases emission is one of the most crucial challenges concerning environment protection of last two decades, especially regarding the state of the atmosphere. This thesis was focused on characterization and catalytic studies of the nanosized Ni-based system synthesized in continuous flow of a supercritical medium. Four materials have been tested as catalysts for DMR due to their promising functional properties. Structural (XRD) and textural (BET, SEM) studies as well as the catalytic activity tests in DMR have been performed to characterize these materials. Structure of every sample is face-centered cubic. With increasing amount of zirconia the size of unit cell decreases. Shift of the position of the corresponding maxima visible in the XRD patterns toward higher 2θ angles was observed. This shows possible incorporation of Zr4+ ions into cationic sublattice of CeO2 and formation of mixed oxide phase. All investigated samples are mesoporous (type IV isotherms). Average pore size for pure ceria is around 4-8 nm. SEM images suggested flakes-like morphology for fresh samples.The less active catalyst is the one of pure CeO2 used as a support. Introduction of zirconia to the ceria support resulted in substantial improvement of the catalytic activity of the final catalysts regardless the amount of the introduced ZrO2