ΠΡΟΣΩΠΙΚΟ

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

• ΦΑΣΜΑΤΟΚΟΠΙΑ RAMAN ΚΑΤΑΛΥΤΩΝ ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Η μοριακή δομή και οι δονητικές ιδιότητες καταλυτών υποστηριγμένων οξειδίων μετάλλων και μεικτών οξειδίων μετάλλων μελετώνται με In situ φασματοσκοπία Raman σε συνδυασμό με ισοτοπική υποκατάσταση ¹⁸O/¹⁶O και/ή in situ φασματοσκοπία FTIR. Επιμέρους στόχοι αφορούν:

• προσδιορισμός της κατανομής ειδών στην εναποτιθέμενη οξομεταλλική φάση, δηλ. τη διαμόρφωση (μονο-οξο ή πολύ-οξο), μοριακότητα (απομονωμένα/μονομερή ή συνδεδεμένα /πολυμερή), έκταση και μορφολογία κρυσταλλικότητας των εναποτεθειμένων ειδών κλπ
• παρακολούθηση της θερμοκρασιακής εξέλιξης των μοριακών διαμορφώσεων και δομών των εναποτεθειμένων οξομεταλλικών ειδών (από τα πρόδρομα διαλύματα μέχρι τον πυρωμένο καταλύτη)
• κατανόηση των σχέσεων δομής/ενεργότητας σε μοριακό επίπεδο για τη δυνατότητα βελτίωσης υπαρχόντων καταλυτών και την ανάπτυξη καταλυτικών υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες
• χαρακτηρισμός της δομής, των ατελειών, της κρυσταλλικότητας και της έκτασης/τύπου κενών θέσεων οξυγόνου σε υλικά μικτών μεταλλοξειδίων που περιέχουν οξείδιο του δημητρίου
• ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ RAMAN ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Συσχετίσεις φασματικών δεδομένων έντασης κορυφών με τη στοιχειομετρία, τη σταθερά ισορροπίας και τη θερμοδυναμική χημικών ισορροπιών σε διαλύματα και ατμούς

• ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΣΥΜΠΛΟΚΑ ΣΥΝΑΡΜΟΓΗΣ

Δομή τηγμένων αλάτων, ιοντικών υγρών και ατμών σε ψηλές θερμοκρασίες. Φυσικοχημικές ιδιότητες καταλυτικών συστημάτων τηγμένων αλάτων και ιοντικών υγρών

• ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΙΚΗΣ ΦΘΟΡΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΠΟΛΙΤΙΣΤΙΚΗΣ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΑΣ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ RAMAN

Εργαστήριο Φυσικοχημειας, Δομης Και Δυναμικης Αμορφων Υλικων Και Ρευστων. Μοριακης Φασματοσκοπίας Υψηλών Θερμοκρασιών

ΒΑΣΙΚΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ

• Εγκατάσταση ανοικτής γεωμετρίας Raman. Διέγερση φασμάτων με laser ορατού, ανάλυση με διπλό μονοχρωμάτορα και ανίχνευση με PMT
• Εγκατάσταση ανοικτής γεωμετρίας Raman. Διέγερση φασμάτων με laser ορατού, ανάλυση με απλό μονοχρωμάτορα και πολυκαναλική ανίχνευση με CCD. Δυνατότητα διέγερσης/συλλογής φασμάτων με οπτικές ίνες
• Οπτικοί αντιδραστήρες in situ Raman και οπτική πλατφόρμα θέρμανσης Raman/FTIR. Σύνδεση με πλατφόρμες ανάμιξης αερίων για in situ και operando (με ταυτόχρονη καταγραφή της ενεργότητας) φασματοσκοπία Raman
• Θάλαμοι αδρανούς ατμόσφαιρας (glove boxes) και γραμμές κενού για χειρισμό υγροσκοπικών υλικών και χημικών

ΕΡΓΑ-ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Οι ιδιότητες μοριακής δομής για έναν σημαντικό αριθμό καταλυτικών συστημάτων (είτε υποστηριγμένων οξειδίων μετάλλων μετάπτωσης ή μεικτών οξειδίων μετάλλων) έχουν μελετηθεί με την in situ φασματοσκοπία Raman μεταβάλλοντας τις παραμέτρους της διεργασίας (αέρια ατμόσφαιρα, θερμοκρασία) και μελετώντας την «απόκριση» του κάθε καταλυτικού συστήματος σε μόνιμη κατάσταση. Το κλειδί για τη μελέτη ήταν ο σχεδιασμός των «οπτικών αντιδραστήρων» (ένας εκ των οποίων λειτουργεί και ως διαφορικός αντιδραστήρας) που επιτρέπει τη διέγερση φασμάτων μέσω της εισερχόμενης ακτινοβολίας laser και τη συλλογή του σκεδαζομένου φωτός υπό 90^o. Τα συστήματα που έχουν μελετηθεί περιλαμβάνουν καταλύτες οξειδίων μετάλλων μετάπτωσης (στερεών ή τηγμένων) υποστηριγμένων σε διάφορους οξειδικούς φορείς (SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SiO₂-TiO₂, Al₂O₃, βιομηχανικοί φορείς κλπ) που χρησιμοποιούνται για μια σειρά αντιδράσεων με εφαρμοσμένο ενδιαφέρον (π.χ. οξείδωση του SO₂, διεργασία εκλεκτικής καταλυτικής αναγωγής/SCR του NO με NH₃, οξειδωτική αφυδρογόνωση ελαφρών αλκανίων κλπ). Για κάποια καταλυτικά συστήματα υποστηριγμένων οξειδίων μετάλλων μετάπτωσης (e.g. V₂O₅, MoO₃) έχουν αναπτυχθεί σχέσεις δομής/ενεργότητας. Επιπλέον, πληροφορίες για τη μοριακή δομή, τη σύσταση εναποτεθειμένης φάσης, τις διαμορφώσεις ειδών, τις δονητικές ιδιότητες και την απόκριση σε μεταβολές του περιβάλλοντος και των συνθηκών του οπτικού αντιδραστήρα είναι διαθέσιμες για πολλά συστήματα υποστηριγμένων καταλυτών (βασισμένων σε V₂O₅, MoO₃, WO₃, CrO₃ κλπ) καθώς και σε υλικά μεικτών μεταλλοξειδίων βασισμένων σε CeO₂.

Ισορροπίες αντιδράσεων στην υγρή ή/και την αέρια φάση έχουν μελετηθεί με τη φασματοσκοπία Raman. Οι εντάσεις των κορυφών Raman έχουν συσχετιστεί με τους στοιχειομετρικούς συντελεστές και τη θερμοδυναμική (σταθερά ισορροπίας, ενθαλπία) με βάση μια προταθείσα διαδικασία. Μερικές πιέσεις συστατικών στην αέρια φάση (θερμοδυναμική εξάτμισης), στοιχειομετρίες και ενθαλπίες αντιδράσεων έχουν προσδιοριστεί με βάση δεδομένα της φασματοσκοπίας Raman.