Ετερογενής Κατάλυση

Στοιχεία Μαθήματος
Διδάσκων (Διδάσκοντες):
Προπτυχιακά Μαθήματα, 9o Εξάμηνο (5ο Έτος, Χειμερινό)
Κατηγορία μαθήματος: Επιλογής Θεματικής Ενότητας, Ομάδα Β
Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής
Γλώσσα Διδασκαλίας: Ελληνικά
Κωδικός Μαθήματος: CHM_E_B1
Μονάδες: 3
Μονάδες ECTS: 4
Τύπος Διδασκαλίας: Διαλέξεις (3Ωρ./Εβδ.) Εργασίες (1/Εξάμηνο)
Διαθέσιμότητα μαθήματος σε φοιτητές Erasmus: Όχι
Σύνδεσμος URL Περιεχομένου Μαθήματος: E-Class (CMNG2250)
Λεπτομέρειες Μαθήματος

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/φοιτήτριες θα μπορούν:

  1. Να περιγράψουν τους βασικούς τύπους στερεών καταλυτών καθώς και τις πλέον συνηθισμένες μεθόδους σύνθεσής τους. Να αναφέρουν τα σημαντικότερα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των στερεών καταλυτών, και τις βασικές μεθόδους χαρακτηρισμού και αξιολόγησής τους.
  2. Να περιγράψουν τις βασικές αρχές στις οποίες στηρίζονται οι διάφορες φυσικοχημικές μέθοδοι προσδιορισμού των κυριότερων φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών των στερεών καταλυτών
  3. Να περιγράψουν σε μικροσκοπικό επίπεδο τη χημορόφηση των αντιδρώντων ειδών, καθώς και τον μηχανισμό και τα βασικά στοιχεία της καταλυτικής δράσης, για τις διάφορες γενικές κατηγορίες στερεών καταλυτών.
  4. Να περιγράψουν βασικά στοιχεία της θερμοδυναμικής και κινητικής των ετερογενών καταλυτικών δράσεων.
  5. Να εξηγήσουν τον τρόπο δράσης των καταλυτών σε επιλεγμένες διεργασίες βιομηχανικού και περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος.
  6. Να αναλύσουν πειραματικά δεδομένα/αποτελέσματα φυσικοχημικού χαρακτηρισμού (φυσικής ρόφησης/ χημορόφησης σε επιφάνειες, ) στερεών καταλυτών, καθώς επίσης να διακρίνουν τα βασικά στοιχεία του μηχανισμού ετερογενών καταλυτικών αντιδράσεων, με βάση τα αποτελέσματα κινητικών μετρήσεων και αποτελέσματα από εφαρμογή τεχνικών χαρακτηρισμού ετερογενών καταλυτών.
  7. Να επιλέξουν μία γενική κατηγορία καταλυτών για συγκεκριμένη αντίδραση και να παρουσιάσουν προφορικά τις ερευνητικές εξελίξεις σχετικά με το συγκεκριμένο αντικείμενο.

Να παρουσιάσουν με σαφήνεια γραπτώς, απαντήσεις σε θέματα θεωρητικά αλλά και προβλήματα σχετιζόμενα με την ετερογενή κατάλυση.

Το μάθημα αποσκοπεί στο να αποκτήσουν οι φοιτητές γενικές ικανότητες για τα ακόλουθα:

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
  • Παραγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
  • Λήψη αποφάσεων
  • Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
  • Αυτόνομη εργασία
  • Σεβασμό στο φυσικό περιβάλλον

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα.

Εισαγωγή στην Κατάλυση. 

Βασικοί τύποι καταλυτών: Μη υποστηριγμένοι καταλύτες (Μεταλλικά οξείδια, καρβίδια, μεταλλο οργανικά δίκτυα), Υποστηριγμένοι καταλύτες (υποστρώματα, φορείς, υποστηριγμένα μικτά οξείδια μετάλλων, επιφανειακά τροποποιημένοι καταλύτες), Μονολιθικοί καταλύτες.

Μέθοδοι σύνθεσης στερεών καταλυτών: υγρής παρασκευής (υγρός/ξηρός εμποτισμός, εναπόθεση καταβύθιση, καύση διαλύματος κλπ) και ξηρής παρασκευής (θερμικής διάσπασης πρόδρομων ενώσεων, αντίδραση στερεάς κατάστασης, καύση κλπ).

Τεχνικές χαρακτηρισμού φυσικοχημικών ιδιοτήτων. Προσδιορισμός της υφής, του μεγέθους, της σύστασης των καταλυτικών σωματιδίων. Διεργασίες χημορόφησης σε επιφάνειες μετάλλων μετάπτωσης, οξειδοαναγωγικών στερεών και όξινων στερεών. Ανίχνευση ροφημένων ειδών σε καταλυτικές επιφάνειες. Τεχνικές για διερεύνηση φαινομένων σε επιφάνειες στερεών (TPD, TPR, SIMS, LEED, EELS, AES, UPS, XPS, EXAFS, IR και IRAS). Γενικές αρχές και παραδείγματα εφαρμογής των τεχνικών αυτών στην Ετερογενή Κατάλυση. 

Θερμοδυναμική και κινητική των ετερογενών καταλυτικών αντιδράσεων. 

Καταλυτικές δράσεις σε επιφάνειες στερεών: Αντιδράσεις καταλυόμενες από μέταλλα μετάπτωσης, αντιδράσεις οξείδωσης σε οξειδοαναγωγικούς καταλύτες, μετατροπές υδρογονανθράκων σε όξινες επιφάνειες στερεών, καταλύτες αναμόρφωσης.

Βασικές πτυχές της καταλυτικής δράσης σε ετερογενείς καταλυτικές διεργασίες βιομηχανικού και περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος: Yδρογόνωση φυτικών ελαίων. Παραγωγή αμμωνίας και νιτρικού οξέος. Σύνθεση μεθανόλης. Διεργασίες μετατροπής αερίου σύνθεσης. Παραγωγή αιθυλενοξειδίου. Παραγωγή θειϊκού οξέος. Παραγωγή γραμμικού πολυαιθυλενίου. Καταλυτική πυρόλυση. Παραγωγή συνθετικής βενζίνης. Καταλυτικές διεργασίες με καταλύτες τροποποιημένους ζεόλιθους. Καταλυτικές διεργασίες αντιρρύπανσης.

Λογισμικό παρουσίασης slides

Χρήση διαδικτύου

eclass (πλατφόρμα τηλεκπαίδευσης)

Οργάνωση Διδασκαλίας

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις

39
Επεξεργασία αποτελεσμάτων/επίλυση προβλημάτων

13
Προετοιμασία και εκπόνηση παρουσίασης 

20
Μελέτη

30
Διαγώνισμα τελικό

3

Συνολικός Φόρτος Εργασίας (ECTS Standards):

105 Ώρες

Γλώσσα αξιολόγησης : Ελληνική

Η διαδικασία αξιολόγησης περιλαμβάνει:

  • Επεξεργασία πειραματικών αποτελεσμάτων/επίλυση προβλημάτων 
  • Συγγραφή / παρουσίαση βιβλιογραφικού θέματος (50%)
  • Γραπτή τελική εξέταση (50%)

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται ρητά στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών, ο οποίος  είναι ανηρτημένος στον ιστότοπο του Τμήματος

  1. Σ. Μπεμπέλης και Σ. Λαδάς, “Ετερογενής Κατάλυση”, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών, 2006
  2. Α. Θ. Σδούκος και Φ. Ι. Πομώνης, “Χημικές διεργασίες της χημικής τεχνολογίας”, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, 2024
  3. Α.Σ. Λυκουργιώτης και Χ. Κορδούλης, “Κατάλυση”, Τόμος Α΄, Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, Πάτρα, 2003
  4. Χ. Α. Κορδούλης, Α.Σ. Λυκουργιώτης, “Καταλυτικές Επιφάνειες”, Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, Πάτρα, 2003
  5. J.M. Smith, "Μηχανική Χημικών Αντιδράσεων", Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, 2024 
  6. J.R.H. Ross, “Heterogeneous Catalysis: Fundamentals and Applications of metal oxides”, Elsevier B.V., Amsterdam, 2012