Richting een duurzamere toekomst: ontwikkeling en toepassing van heterogene CeO2-gebaseerde katalysatoren

Promovendus/a: Wouter Van Hoey

Promotor(en): Pegie Cool

Een van de huidige globale doelstellingen is om een duurzame wereld te creëren waarin er kan worden voldaan aan de hedendaagse noden van onze samenleving zonder toekomstige generaties te verhinderen om te voldoen aan hun eigen noden. Om deze uitdagende doelstelling te verwezenlijken is duurzame ontwikkeling belangrijker dan ooit tevoren. Daarom werd het algemene doel van deze doctoraatsthesis om met behulp van heterogene katalyse een positieve bijdrage te leveren aan de verduurzaming van verschillende processen. Het onderzoek in deze doctoraatsthesis is voornamelijk gefocust op de ontwikkeling van innovatieve CeO2 gebaseerde katalysatoren en kan opgesplitst worden in vier verschillende onderwerpen: de katalytische verbranding van vluchtige organische componenten, de plasma-katalytische conversie van CO2, de reductie van nitrobenzeen naar aniline onder invloed van licht, en de selectieve hydrodeoxygenatie van aromatische carbonaten. In de eerste plaats wordt in hoofdstuk 2, 3 en 4 de nadruk gelegd op het ontwikkelen van een innovatieve katalysator ter optimalisatie van de katalytische verbranding van tolueen (een veelgebruikte referentie voor toxische aromatische polluenten). Op basis van de behaalde resultaten kan er geconcludeerd worden dat het combineren van edelmetalen en transitiemetalen een unieke manier vormt om zowel de kost als de consumptie aan edelmetalen te drukken voor de verbranding van VOCs op industriële schaal. Ondanks de behaalde intrigerende resultaten kan er echter niet genegeerd worden dat de verbranding van koolstof-bevattende moleculen resulteert in de productie van CO2. Daarom wordt in het vijfde hoofdstuk onderzoek gedaan naar de impact van CeO2 op de plasma-katalytische conversie van CO2. Meer bepaald wordt er onderzocht of een toename in het aantal zuurstofvrije sites op het oppervlak de dissociatie van CO2 bevordert. Dit is namelijk essentieel om CO2 om te zetten in andere hernieuwbare producten. Vervolgens wordt in hoofdstuk 6 een nieuwe methode voorgesteld voor de duurzame fotochemische conversie van nitroarenen naar anilines, waarbij er gewerkt kan worden onder kamertemperatuur en atmosferische druk en er geen waterstof vereist is. Daarnaast wordt er ook onderzocht of de bekomen resultaten verbeterd kunnen worden door toevoeging van een heterogene katalysator. Ten slotte wordt in hoofdstuk 7 een uitgebreide karakterisering uitgevoerd om een dieper begrip te verkrijgen over de selectieve hydrodeoxygenatie van aromatische carbonaten wanneer commercieel beschikbare Ni-SiO2 katalysatoren gebruikt worden. Het begrijpen van de onderliggende reden voor de opmerkelijke activiteit is triviaal omdat de succesvolle hydrodeoxygenatie zorgt voor een volgende stap in de ontwikkeling van bio-gebaseerde componenten vertrekkende van hout.