Tlenek glinu jako nośnik katalizatora

Abstract

Tlenek glinu, zwłaszcza Y-AI2O3, jest szeroko stosowany w katalizie heterogenicznej dzięki dużej powierzchni właściwej, stabilności termicznej oraz obecności centrów aktywnych sprzyjających osadzaniu i dyspersji faz katalitycznych. Rozprawa doktorska dotyczy opracowania materiałów na bazie tlenku glinu otrzymywanych metodą zol-żel, przeznaczonych na nośniki katalizatorów w reaktorach strukturalnych. Celem pracy było wytworzenie i scharakteryzowanie materiałów w postaci proszków, powłok na podłożach metalicznych oraz trójwymiarowych struktur ceramicznych otrzymywanych metodą druku 3D. Badania obejmowały opracowanie zoli na bazie organicznych prekursorów glinu, optymalizację nanoszenia warstw AI2O3 na blaszki i piany metaliczne metodami dip-coating i EPD oraz przygotowanie materiału wyjściowego do druku 3D na bazie zolu glinowego. Dla wszystkich materiałów przeprowadzono badania mikrostruktury, struktury i właściwości fizykochemicznych oraz testy katalityczne, które potwierdziły ich przydatność w katalizie heterogenicznej. Otrzymane materiały wykazały korzystne właściwości użytkowe. Powłoki EPD cechowały się dobrą adhezją, wysoką stabilnością mechaniczną i obecnością fazy y- AI2O3 po wypaleniu. Z kolei druk DLP umożliwił uzyskanie struktur o wysokiej dokładności odwzorowania, zachowujących fazę Y-AI2O3 i powierzchnię właściwą przekraczającą 360 m2/g. Wyniki potwierdziły realizację celów pracy i potencjał aplikacyjny opracowanych materiałów.

Aluminum oxide, especially y- AI2O3, is widely used in heterogeneous catalysis due to its high specific surface area, thermal stability, and the presence of active sites that promote the deposition and dispersion of catalytic phases. This doctoral dissertation focuses on the development of alumina-based materials produced by the sol-gel method for use as catalyst supports in structured reactors. The aim of the work was to prepare and characterize materials in the form of powders, coatings on metallic substrates, and three-dimensional ceramic structures produced by 3D printing. The research included the development of sols based on organic aluminum precursors, optimization of AI2O3 layer deposition on metal plates and metal foams using dip-coating and EPD methods, and preparation of a feedstock material for 3D printing based on alumina sol. For all materials, studies of microstructure, structure, physicochemical properties, and catalytic performance were carried out, confirming their suitability for heterogeneous catalysis. The obtained materials demonstrated favorable functional properties. The EPD coatings showed good adhesion, high mechanical stability, and the presence of the Y-AI2O3 phase after calcination. DLP printing enabled to obtain structures with high shape fidelity, retaining the y- AI2O3 phase and a specific surface area exceeding 360 m2/g. The results confirmed that the objectives of the study were achieved and demonstrated the application potential of the developed materials.