- / -

Η παρούσα διπλωματική διατριβή με τίτλο << Συνθήκες ιζηματογένεσης και παλαιογεωγραφική εξέλιξη των ιζημάτων της τομής «Φανερωμένη» σε σχέση με άλλες τομές της περιοχής στη λεκάνη της Σητείας στην Κρήτη >>, εκπονήθηκε στα πλαίσια του Προπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του τμήματος Γεωλογίας της σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της εργασίας αυτής ήταν η ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση της τομής «Φανερωμένη» της νήσου Κρήτης με σκοπό να μελετηθούν όσο το δυνατό καλύτερα τα αποθετικά τους περιβάλλοντα, οι συνθήκες σχηματισμού τους, η γεωδυναμική εξέλιξη της περιοχής καθώς και ο εντοπισμός και η αξιολόγηση πιθανών μητρικών πετρωμάτων υδρογονανθράκων. / This thesis is entitled "Treaties sedimentary and palaeogeographic evolution of the sediment section "Phaneromene" compared with other sections of the basin area of Sitia in Crete >> , produced as part of the curriculum of the Geology Department of the Faculty of Sciences University of Patras. The aim of this work was the sedimentological and geochemical analysis of the intersection " Phaneromene " the island of Crete in order to study the best possible way the depositional environments , the conditions of their formation , the geodynamic evolution of the region and the identification and evaluation of potential parent rocks for hydrocarbons .

Η Μεσόγειος θάλασσα είναι μια κλειστή θάλασσα που μπορεί να χωριστεί σε δυτικό και ανατολικό τμήμα. Η ανατολική Μεσόγειος είναι μεγαλύτερη σε μέγεθος από την δυτική και παρουσιάζει έντονο γεωλογικό ενδιαφέρον σε διάφορους τομείς. Συγκεκριμένα η νοτιοανατολική Μεσόγειος με την παρουσία της Μεσογειακής ράχης, της Λεκάνης Λεβαντίνης, του αβυσσικού πεδίου του Ηροδότου, του κώνου του Νείλου και του ηπειρωτικού μπλοκ του Ερατοσθένη αποτελεί ένα μεγάλο πεδίο ερευνών. Ένας τομέας ερευνών που τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει μια έξαρση είναι η ύπαρξη πεδίων υδρογονανθράκων στην περιοχή. Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον εστιάζεται στη γεωλογική εξέλιξη δυο λεκανών, της Λεβαντίνης νοτιοανατολικά της Κύπρου και του Ηροδότου νοτιοδυτικά της Κύπρου. Οι δυο αυτές λεκάνες σχηματίστηκαν την ίδια γεωλογική περίοδο ως λεκάνες προχώρας λόγω της καταβύθισης της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την Ευρασία. Φιλοξενούν το ίδιο περίπου πάχος ιζημάτων όπως και ίδιους τύπους ιζημάτων. Έχουν διαφορετική γεωμετρία με την λεκάνη του Ηροδότου να είναι βαθύτερη και διπλάσια σε έκταση από την λεκάνη της Λεβαντίνης. Για την λεκάνη της Λεβαντίνης υπάρχουν αρκετά στοιχεία για την στρωματογραφία της, και τη δυνατότητα της να αναπτύξει πεδία υδρογονανθράκων, καθώς και πιστοποιημένα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου. Μέσω αυτών των στοιχείων και γνωρίζοντας ότι η λεκάνη Ηροδότου έχει ίδια ηλικία σχηματισμού συγκρίναμε τις δυο λεκάνες όσον αφορά την παλαιογεωγραφική τους εξέλιξη και την στρωματογραφία τους με σκοπό να εκτιμήσουμε τα αποθέματα που μπορεί να φιλοξενεί η λεκάνη του Ηροδότου. Σύγχρονα λαμβάνουμε υπόψη και το ρόλο που διαδραματίζουν στην εξέλιξη των λεκανών αλλά και της ευρύτερης περιοχής, το ηπειρωτικό μπλοκ του Ερατοσθένη και ο κώνος του Νείλου Παρουσιάζονται επίσης σεισμικά δεδομένα στα οποία φαίνονται άμεσοι δείκτες υδρογονανθράκων DHI (Direct Hydrocarbons Indicators) αλλά και άλλα στοιχεία που αφορούν την εξέλιξη των λεκανών. Αυτοί οι δείκτες συνδέονται άμεσα με σημεία στα οποία υπάρχουν διαφυγές υδρογονανθράκων, όπου πιθανά να υπάρχουν πεδία υδρογονανθράκων. Επίσης αναφέρεται ποια πρέπει να είναι τα κριτήρια ούτως ώστε να αναπτυχθούν υδρογονάνθρακες. Τέλος παρουσιάζεται ένας συγκεντρωτικός πίνακας με όλα τα συγκριτικά στοιχεία των δυο λεκανών, που μας δείχνει τα πιστοποιημένα στοιχεία της λεκάνης της Λεβαντίνης και τις εκτιμήσεις για την λεκάνη του Ηροδότου μέσα από την σύγκριση της με τη λεκάνη Λεβαντίνης. / The Mediterranean Sea is an close sea that can be divided into western and eastern part. The Eastern Mediterranean is larger in size than the west and has a big geological interest in various fields. Specifically, the southeastern Mediterranean in the presence of the Mediterranean ridge, the Levantine basin, the Herodotus abyssal plain, the Nile cone and the Eratosthenes continental block, is a large field of investigation. One of the main interesting topics is the genesis and the development of hydrocarbon fields in the area. The major focus is on the palaeogeographic evolution of two major basins, such as Levantine basin and Herodotus basin. These two basins were formed in the same geological period as foreland basins due to subduction of the African plate beneath Eurasia. Accommodate approximately the same sediment thickness and the same sediment types. They have different geometry with Herodotus basin is deeper and doubles in size from the Levantine basin. For the Levantine basin there is enough evidence for the stratigraphy, and the ability to develop oil fields and they are certified reserves of petroleum and natural gas. Through these elements and knowing that Herodotus basin formed in the same age we compared the palaeogeographic evolution and stratigraphy of the two basins with a view to assess the stocks that can accommodate the Herodotus basin. At the same time we take into account the role they played in the evolution of the basins, the Eratosthenes continental block and the Nile cone. Seismic data are also presented which show direct hydrocarbon indicators DHI (Direct Hydrocarbons Indicators) and other data concerning the evolution of the two basins. These indicators are directly linked to places where there are leaks of hydrocarbons, which are thought to be hydrocarbon fields. Finally we present a table summarizing all the comparisons of the two basins, which shows us the certified data of the Levantine basin and the estimated oil and gas reserves of Herodotus basin through the comparison of the Levantine basin.

Η παρούσα διπλωματική διατριβή με τίτλο «Ιζηματολογική και Γεωχημική ανάλυση - Δυναμικό γένεσης υδρογονανθράκων στο νότιο τμήμα της κεντρικής Κρήτης», εκπονήθηκε στα πλαίσια μεταπτυχιακού προγράμματος με τίτλο «Γεωλογικές Διεργασίες στη Λιθόσφαιρα και Γεωπεριβάλλον», του τμήματος Γεωλογίας της σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών.Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη τόσο κλαστικών όσο και ανθρακικών ιζημάτων, από διαφορετικά τεκτονικά καλύμματα, κεντρικά και νότια του νήσου Κρήτης. Η παρούσα διατριβή βασίστηκε στην σύνθεση δεδομένων πεδίου αλλά και σε μια σειρά εργαστηριακών αναλύσεων η οποία περιλάμβανε, ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση. Για την εργαστηριακή ανάλυση συλλέχθηκαν 72 δείγματα, εκ των οποίων τα περισσότερα ήταν κλαστικά ενώ κάποια εξ’ αυτών ήταν ανθρακικά. Κοκκομετρική ανάλυση έγινε σε 32 δείγματα ενώ τα υπόλοιπα ήταν ισχυρά διαγενημένα και περιγραφή τους έγινε μακροσκοπικά. Γεωχημική ανάλυση πραγματοποιήθηκε στο σύνολο των δειγμάτων.Πιο συγκεκριμένα, έγιναν κοκκομετρικές αναλύσεις των ιζημάτων, επεξεργασία των στατιστικών παραμέτρων, ποσοτικός προσδιορισμός του Οργανικού Άνθρακα (Corg) και του Ανθρακικού Ασβεστίου (CaCO3). Μελετήθηκαν τα αποθετικά περιβάλλοντα των ιζημάτων, οι συνθήκες σχηματισμού τους που σε συνδυασμό με τη γεωδυναμική εξέλιξη της περιοχής μελέτηςμας έδωσε τη δυνατότητα εκτίμησης της πιθανότητας ύπαρξης πεδίων μητρικών πετρωμάτων υδρογονανθράκων. / The present diploma thesis entitled "Sedimentological and Geochemical analysis - hydrocarbon generation potential in the southern part of central Crete," worked out during the postgraduate program entitled "Geological Processes in Lithosphere and Geoenvironment" of Geology of the Faculty of Sciences of the University of Patras.The purpose of this thesis is to study both clastic and carbonate sediments from different tectonic covers, center and south of the island of Crete. This thesis was based on field data composition but also in a series of laboratory analyzes that included, sedimentological and geochemical analysis. For laboratory analysis were collected 72 samples, of which most were clastic and some of them were carbonates. Particle size analysis was performed on 32 samples while the rest were strong diagenimena and their description became macroscopically. Geochemical analysis was performed on all deigmaton.Pio specifically made granulometric analyzes of sediments, processing of statistical parameters, quantification of organic carbon (Corg) and Calcium Carbonate (CaCO3). They studied the depositional environments sediment their forming conditions in combination with the development of geodynamic region meletismas enabled assessment of fields existence probability hydrocarbon parent rock.

Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής έγινε θαλάσσια έρευνα στην περιοχή των Νικολέϊκων Αιγίου, στην οποία έχουν εκδηλωθεί φαινόµενα βαρυτικής µετακίνησης µαζών τόσο σε ιστορικούς χρόνους όσο και στο πρόσφατο παρελθόν. Με σκοπό τη µελέτη των φαινοµένων αυτών εκτελέστηκαν στην περιοχή ερευνητικές πορείες σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Κατά τις πορείες αυτές έγινε γεωφυσική διασκόπιση του πυθµένα και οπτική παρατήρηση των υποθαλάσσιων ιζηµάτων. Κύριος στόχος της έρευνας ήταν η όσο το δυνατό καλύτερη µορφολογική αποτύπωση του πυθµένα, η αναγνώριση και χαρτογράφηση των διαφόρων κατολισθητικών ενοτήτων και η διερεύνηση φαινοµένων που πιθανόν σχετίζονται γενετικά µε την κατολίσθηση (διαφυγές αερίων υδρογονανθράκων). Αποτέλεσμα της μελέτης αυτής ήταν η οριοθέτηση της υποθαλάσσιας κατολίσθησης στην παράκτια ζώνη των Νικολέϊκων, ο προσδιορισμός των κυριότερων μορφολογικών χαρακτηριστικών της, η συμπεριφορά των ιζημάτων από τη χρονική στιγμή μετακίνηση τους έως σήμερα και η προσέγγιση των γενετικών μηχανισμών της κατολίσθησης. / On june 15th, 1995, an earthquake of magnitude Ms 6,1R occured offshore of the Aigion town in the Western Gulf of Corinth. An offshore survey using a 3.5 kHz subbotom profiling system, which carried out fifteen days after the main shock has shown that the earthquake caused a small-size subaerial to submarine landslide in the Eliki fan delta deposits. Further examination of the landslide, using a side scan sonar system and R.O.V for the visual inspection of the seafloor to map the complex seafloor morphology in and adjacent to the landslide, has shown that the Eliki submarine landslide is a complex low-angle translatory slide less than 5 m deep and that the sliding took place over a single basal glide plane dipping at about 1o. The instability mechanism that triggered the landslide is liquefaction of a subsurface horizon at a depth of 5 m as suggested by the presence of sand and water injection features (sand boils) in the beach near the slide site and the conical depressions observed on the seafloor. Gas expulsions from the liquefied horizon perhaps enhanced the failure as suggested by the presence of gas charged sediments under the sliding plane and the rising of bubbles in the water column as observed by the fishermen.

Στόχος της εργασίας είναι να διαπιστωθεί η ύπαρξη πιθανών κοιτασμάτων υδρογονανθράκων στη νήσο Κύπρο, στα Νότια παράλιά της καθώς και στην ευρύτερη περιοχή γύρω από το νησί. / The objective of this work is the likely existence of hydrocarbons in the island of Cyprus, the Southern shores as well as in the wider region round the island.

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία επιχειρείται ο προσδιορισμός της δυναμικότητας των βιτουμενιούχων σχιστών Ανω-Ιουρασικής ηλικίας της Ιόνιας ζώνης, ως μητρικών πετρωμάτων υδρογονανθράκων. Χρησιμοποιούνται ανθρακοπετρογραφικές μέθοδοι, όπως η μέτρηση της ανακλαστικότητας του χουμινίτη/βιτρινίτη και η εξέταση στιλπνών τομών στο ανθρακοπετρογραφικό μικροσκόπιο. Μελετώνται επίσης τα ορυκτολογικά και χημικά χαρακτηριστικά των σχιστών με χρήση σύγχρονων τεχνικών, όπως η περιθλασιμετρία ακτίνων Χ (XRD) και φασματομετρία μάζας επαγωγικού ζεύγους πλάσματος (ICP-MS). / The present study aims to determine the potential of the bituminous shales (Up. Jurassic) of the Ionian zone as hydrocarbon source rocks. Coal-petrography methods, namely the measurement of the huminite/vitrinite reflectance as well as the examination of the macerals and minerals under the microscope, are applied. The chemical and mineralogical compounds of the shales are also calculated by applying X-Ray Diffraction (XRD) and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS).

Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση των Μέσο-Μειοκαινικών ιζημάτων της Τομής Ποταμός (Kατ. Τορτόνιο) στο ΒΔ τμήμα της νήσου Γαύδου, με απώτερο σκοπό να μελετηθούν τα αποθετικά τους περιβάλλοντα, οι συνθήκες σχηματισμού τους και η γεωδυναμική εξέλιξη της περιοχής στην κατεύθυνση ύπαρξης πεδίων υδρογονανθράκων. Από τις κοκκομετρικές αναλύσεις προέκυψε ότι τα ιζήματα βαθειάς θάλασσας της μελετηθείσας τομής ανήκουν στο μέγεθος του πηλού, η μεταφορά τους έχει γίνει κυρίως ως ομογενές αιώρημα ενώ η απόθεσή τους στο σύνολό τους, σύμφωνα με το C-M διάγραμμα (Passega,1957,1964), έγινε με τουρβιδιτικά ρεύματα. Επίσης από την ανάλυση του Ανθρακικού ασβεστίου η οποία βασίστηκε στην διάσπαση (CaCO3) με τη χρήση (CH3COOH) προέκυψε πως τα δείγματα στο σύνολό τους είναι φτωχά. Aπό τα αποτελέσματα της έρευνας της οργανικής γεωχημείας του περιεχόμενου Οργανικού Άνθρακα τα οποία βασίστηκαν στην μέθοδο της Tιτλοδότησης (Gaudette at al.1974), αλλά και κατά δεύτερο λόγο από τα αποτελέσματα των δεικτών (για συγκριτικούς σκοπούς) με την μέθοδο της πυρόλησης (Rock-Eval 2), προέκυψε πως τα δείγματα παρουσιάζουν φτωχή δυνατότητα γένεσης υδρογονανθράκων. Αντιθέτως η ιζηματογενής ακολουθία του σχηματισμού Ποταμός κρίθηκε ιδανική να λειτουργήσει ως ρεζερβουάρ αποθήκευσης υδρογοναναθράκων αλλά και ως μονωτήριο πέτρωμα σύμφωνα με τον τρόπο ανάπτυξής της. Από τον συνδυασμό αναλύσεων στην περιοχή μελέτης με αυτές στην υπολεκάνη της Μεσσαράς (Νότια Κρήτη), ίδιας ηλικίας (Κάτω Τορτόνιο) και λαμβάνοντας υπόψιν πως η Μεσσαρά αποτελεί το βόρειο τμήμα της βυθιζόμενης τάφρου, μεταξύ Κρήτης και Γαύδου (μια από τις backstop λεκάνες), και σύμφωνα με τη δράση κανονικών ρηγμάτων πίσω από τη Μεσογειακή ράχη που δημιουργούν αυτή τη λεκάνη, μπορούμε να υποθέσουμε πως υπάρχει πλούσιο οργανικό υλικό στο βόρειο τμήμα της και η τροφοδοσία της λεκάνης προέρχεται από ένα δελταϊκό σύστημα. Η κύρια τάφρος δομείται από υποθαλάσια ριπίδια – τουρβιδιτικές αποθέσεις και η παρουσία έστω και ολιγάριθμων δειγμάτων πλούσιων σε οργανικό υλικό στις μελετηθείσες τομές δείχνει ότι πιθανά στο κέντρο της τάφρου οι συνθήκες να είναι ιδανικότερες για τη γένεση υδρογονανθράκων. Η τάφρος φαίνεται να συγκεντρώνει το μεγαλύτερο ποσοστό ιζημάτων στο κεντρικό της τμήμα εξασφαλίζοντας τη συνεχή ταφή τους, οδηγώντας τα σε ωρίμανση και παραγωγή υδρογονανθράκων, με πιθανούς ταμιευτήρες τους ψαμμίτες που έχουν αναγνωριστεί στην περιοχή. / In the present thesis, sedimentological and geochemichal analysis of the Middle-Miocene sediments of the Lower Tortonian Potamos section in the northwestern part of the island of Gavdos was conducted, aiming to study the depositional environments, the conditions of the formation and the geodynamic evolution of the region towards presence of hydrocarbon fields. Grain size analysis revealed that deep sea sediments of the studied section belong to the size of clay, the transfer has taken place mainly as a homogeneous suspension whereas the deposit, as a whole, according to the C-M diagram (Passega,1957,1964), was made by turbitity currents. In addition, the analysis of calcium carbonate which was based on decomposition (CaCO3) using (CH3COOH) revealed that the samples in their entirety, are poor. From the results of the research in the organic geochemistry Organic Carbon content, which was based on the method of tritation (Gaudette et al., 1974), and secondly on the results of indicators (for comparative purposes) with the method of pyrolysis (Rock-Eval 2), emerged that the studied rocks represent poor oil source. In contrast, the sedimentary succession of Potamos was ideal to function as a reservoir as well as a cap rock (seal) according to the manner of its development. From the compined analysis in the study area to those in Messara basin (Southern Crete), which have the same age (Lower Tortonian) and taking into account that the Messara basin (is at the northern part of the sink trench), between Crete and Gavdos (one of the backstop basins), and under the action of normal faults behind the Mediterranean ridge that creates this basin, it can be assumed that there is a rich organic material in the northern part and the feed of the basin originates from a delta system. The main trench is constructed by submarine fans –turbitity deposits and the presence of even a restricted number of samples rich in organic material in the studied sections indicates that probably in the center of the trench the conditions are ideal for the genesis of hydrocarbons. The trench appears to concentrate the highest percentage of sediments in the central part of the trench providing their continued burial, leading to the maturation and production of hydrocarbons, with the prospective sandstone reservoirs which have been recognized in the region.

- / -

Στην παρούσα διατριβή µελετάται η ανάπτυξη υποστηριγµένων καταλυτών Pt και καταλυτών (σύνθετων και απλών) µεταλλικών οξειδίων υποστηριγµένων σε γ-Al2O3 για την αντίδραση της οξείδωσης του τολουολίου σε χαµηλές θερµοκρασίες καθώς και η κινητική της εν λόγω αντίδρασης. Τα πειράµατα πραγµατοποιήθηκαν στην θερµοκρασιακή περιοχή 100-500oC µε τροφοδοσία αποτελούµενη από µίγµα 0.1% C7H8 σε αέρα. Η καταλυτική ενεργότητα των καταλυτών Pt/MxOy εξαρτάται από την φύση του φορέα (CeO2, TiO2, SiO2, Al2O3, La2O3, κ.λ.) µε το Pt/CeO2 να παρουσιάζει την µεγαλύτερη ενεργότητα σε χαµηλές θερµοκρασίες. H αύξηση της ποσότητας του Pt από 0.5% έως 5.0% οδηγεί σε σηµαντική µετατόπιση της καµπύλης µετατροπής του τολουολίου προς χαµηλότερες θερµοκρασίες, ενώ η συχνότητας αναστροφής του τολουολίου (TOF) δεν εξαρτάται από τη φόρτιση σε µέταλλο, τουλάχιστον για καταλύτες Pt. Τα αναγώγιµα µεταλλικά οξείδια, όπως η δηµήτρια, είναι ενεργά για την οξείδωση του τολουολίου και η καταλυτική τους ενεργότητα αυξάνεται µε αύξηση της ειδικής επιφάνειας. Ωστόσο, ο εγγενής ρυθµός ανά m2 επιφάνειας καταλύτη παραµένει ο ίδιος για όλα τα δείγµατα που δοκιµάστηκαν. Μελετήθηκε η καταλυτική συµπεριφορά διάφορων µεταλλικών οξειδίων υποστηριγµένων σε γ-Al2O3 (MxOy/Al2O3). Τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι η διασπορά των MxOy σε αδρανή φορέα υψηλής επιφάνειας, όπως γ-Al2O3, οδηγεί σε καταλύτες που χαρακτηρίζονται από σχετικά µεγάλη καταλυτική δραστικότητα, η οποία είναι σηµαντικά υψηλότερη για τα αναγώγιµα από ότι για τα µη-αναγώγιµα. Η καταλυτική συµπεριφορά µπορεί να βελτιωθεί µε την κατάλληλη επιλογή της ποσότητας φόρτισης σε MxOy. Καλύτερη απόδοση σε αυτή την σειρά καταλυτών παρουσιάζουν οι καταλύτες 60%MnOx, 90%CeO2 και 5%CuO υποστηριγµένοι σε Al2O3, οι οποίοι, κάτω από τις παρούσες συνθήκες αντίδρασης, είναι ικανοί να επιτυγχάνουν ολική µετατροπή τολουολίου σε θερµοκρασίες χαµηλότερες από 350oC. Η προσθήκη του Pt σε MxOy/Al2O3 βελτιώνει σηµαντικά την καταλυτική συµπεριφορά των µη-αναγώγιµων MxOy, αλλά δεν µεταβάλλει, ουσιαστικά, την ενεργότητα των αναγώγιµων MxOy. Προκειµένου να βελτιωθεί περαιτέρω η καταλυτική συµπεριφορά µελετήθηκε η καταλυτική ενεργότητα σύνθετων οξειδίων µετάλλων (MxOy = CuO, CeO2, MnOx)διεσπαρµένων σε γ-Al2O3 για την αντίδραση της οξείδωση του τολουολίου. Τα αποτελέσµατα των πειραµάτων που πραγµατοποιήθηκαν στη θερµοκρασιακή περιοχή 150-450οC έδειξαν ότι η ενεργότητα των σύνθετων καταλυτών εξαρτάται σηµαντικά από τη φύση, τη φόρτιση και την αναγωγιµότητα των επιµέρους οξειδίων. Βέλτιστη καταλυτική συµπεριφορά παρατηρήθηκε για µικτά οξείδια 10%CuO-60%MnOx, 15%CuO-75%CeO2 και 30%MnOx-50%CeO2 σε γ-Al2O3, η ενεργότητα των οποίων είναι συγκρίσιµη µε τους καταλύτες διασπαρµένων ευγενών µετάλλων. Η συµπεριφορά των βέλτιστων σύνθετων καταλυτών σε σύγκριση µε τα επιµέρους απλά µεταλλικά οξείδια υποστηριγµένα στον ίδιο φορέα (γ-Al2O3) µελετήθηκε περαιτέρω. Μετρήσεις του εγγενούς ρυθµού που πραγµατοποιήθηκαν σε διαφορικές συνθήκες αντίδρασης έδειξαν ότι η ενεργότητα αυτών των υλικών είναι περισσότερο από µία τάξη µεγέθους υψηλότερη από αυτή των αντίστοιχων απλών οξειδίων, υποδεικνύοντας την ύπαρξη φαινοµένων συνέργειας. Τα αποτελέσµατα πειραµάτων XRD που ελήφθησαν από τους σύνθετους καταλύτες δεν έδειξαν το σχηµατισµό κάποιας καινούργιας φάσης σε σύγκριση µε τα αντίστοιχα απλά οξείδια. Οι αλληλεπιδράσεις µεταξύ των ενεργών φάσεων και του φορέα εξετάστηκαν µέσω τεχνικών TPD και TPO. Στα πειράµατα TPD παρατηρήθηκε ότι οι πιο ενεργοί καταλύτες είναι αυτοί που εκροφούν µεγαλύτερες ποσότητες τολουολίου και παραγάγουν περισσότερο CO2 ή/και σε χαµηλότερη θερµοκρασία. Τα πειράµατα TPO έδειξαν ότι οι βέλτιστοι καταλύτες παράγουν µικρότερες ποσότητες CO2. Η επίδραση της παρουσίας δεύτερου VOC (προπανίου) ή υδρατµών στην τροφοδοσία µελετήθηκε στους βέλτιστους σύνθετους καταλύτες. Τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι η παρουσία του νερού ή του προπανίου επιδρά παρεµποδιστικά στην καύση του τολουολίου, η παρουσία του οποίου, γενικά, δεν επηρεάζει σηµαντικά την οξείδωση του προπανίου στους τρεις βέλτιστους καταλύτες. Η επίδραση της µερικής πίεσης του τολουολίου στον εγγενή ρυθµό της αντίδρασης µελετήθηκε µε χρήση των τριών βέλτιστων σύνθετων καταλυτών στην θερµοκρασιακή περιοχή 270-320oC. Η χρησιµοποιούµενη τροφοδοσία αποτελείται από 0.036– 0.341 (% κ.ο.) C7H8 και σταθερή συγκέντρωση οξυγόνου (20.9 κ.ο % O2). Τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι ο ρυθµός της αντίδρασης αυξάνεται, άλλα όχι πολύ σηµαντικά, µε αύξηση της µερικής πίεσης του τολουολίου. Τα κινητικά αποτελέσµατα προσαρµόστηκαν σε εµπειρική εκθετική εξίσωση (Power Law), από την οποία προέκυψαν οι τάξεις των αντιδρώντων, η φαινόµενη ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης καθώς και η αντίστοιχη εξίσωση ρυθµού. Συµπεραίνεται ότι κατάλληλος συνδυασµός οξειδίων µετάλλων διεσπαρµένων σε γ-Al2O3 µπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη καταλυτών µε ενεργότητα συγκρίσιµη µε αυτή των υποστηριγµένων καταλυτών ευγενών µετάλλων. / Volatile organic compounds (VOCs) present at low concentrations in industrial waste streams are considered as significant air pollutants due to their toxic and malodorous nature, as well as their contribution to the formation of photochemical smog. Catalytic combustion over supported noble metal catalysts provides an effective method for the elimination of VOCs in exhaust gases and this technology seems to be able to satisfy strict emission standards. Efforts in this field are currently directed toward the development of cheaper, noble metal-free catalytic materials characterized by high activity at low temperatures and long-term stability under reaction conditions. In the present thesis, oxidation of toluene has been investigated over supported platinum catalysts as well as over single and mixed metal oxide (MxOy) catalysts dispersed on high surface γ-Al2O3. Catalysts were characterized with respect to their specific surface area (BET), metal dispersion (selective chemisorption of CO), phase composition and MxOy crystallite size (XRD) and reducibility (H2-TPR, CO-TPR). Catalytic performance for the title reaction was investigated in the temperature range of 100-500oC, using a feed composition consisting of 0.1% toluene in air. For Pt/MxOy catalysts, it has been found that catalytic performance depends on the nature of the support, with Pt/CeO2 being the most active catalyst at low temperatures. The intrinsic reaction rate per surface platinum atom does not depend on Pt loading (0.5-5 wt.%), at least for Pt/Al2O3 catalyst, but the global reaction rate increases with increase of exposed metallic surface area. Reducible metal oxides, such as ceria, are active for the title reaction and catalytic performance is improved significantly with increase of specific surface area (SSA). However, the intrinsic reaction rate per unit surface area is the same regardless of SSA. Dispersion of MxOy on high surface inert supports, such as Al2O3, results in materials with relatively high catalytic activity, which is considerably higher for reducible, compared to irreducible metal oxides. Catalytic performance of MxOy/Al2O3 catalysts can be optimized by proper selection of MxOy loading. Best performing catalysts of this series include 60%MnOx, 90%CeO2 and 5%CuO on Al2O3 which, under the present experimental conditions, are able to completely convert toluene toward CO2 at temperatures lower than 350oC. Dispersion of Pt on MxOy/Al2O3 catalysts improves significantly the catalytic performance of irreducible MxOy but does not alter appreciably activity of reducible MxOy/Al2O3 catalysts. The catalytic oxidation of toluene has been investigated also over single and composite metal oxide catalysts supported on γ-Al2O3. Catalysts were synthesized with the impregnation method and were characterized with respect to their specific surface area (BET method), crystalline mode and mean crystallite size (XRD technique), as well as with respect to their reducibility (temperature programmed reduction with H2 or CO). The effects of the nature, loading and composition of catalytic materials on their performance for VOC combustion has been investigated. Optimal results were obtained over Al2O3-supported CuO, CeO2, MnO2 catalysts and their mixtures. For certain metal oxide combinations, e.g., 10%CuO-60%MnOx, 15%CuO-75%CeO2 and 30%MnOx-50%CeO2, activity was found to be comparable to that of supported noble metal catalysts. Measurements of reaction rates under differential reaction conditions showed that specific activity of these materials was up to one order of magnitude higher, compared to that of the corresponding single metal oxides, implying that synergistic effects are operable. Results of XRD experiments did not show formation of new phases, but mixed oxide catalysts were found to exhibit a higher reducibility compared to catalysts consisting of the corresponding single metal oxides. The synergic effect of metal oxides interaction on the oxidation reaction was studied employing TPD and TPO techniques. The more active catalyst, the higher the amount of desorbed toluene and the higher the amount of CO2 production in the in the TPD experiments. The TPO experiments indicate that the optimized composite catalysts produce lower amounts of CO2 at lower temperature, compared to the corresponding single metal oxides. The influence of the presence of a second VOC (propane) or of water on the oxidation of toluene was also investigated. Results showed that the presence of water or propane in the feed results in a decrease of catalytic activity, while the presence of toluene doesn’t have any influence in the catalytic oxidation of propane over the optimized composite catalysts. The effect of partial pressure of toluene on the kinetic reaction rate has been investigated over the optimum composite catalysts in the 270–320oC range using a feed stream consisting of 0.036– 0.341 vol%C7H8 and a constant concentration of oxygen (20.9 vol% O2). Result showed that increasing the partial pressure of toluene leads to an increase of the reaction rate. The orders of the reaction with respect to reactants for the optimized catalysts were determined by fitting the experimental data to an empirical power-law rate expression according to which the reaction rate is given by the following relationships: 2.abtolOrkPp= (1) .0.aERTkke= (2) Results of the present study show that the catalytic performance of certain Al2O3-supported composite metal oxide catalysts is comparable to that of conventional supported noble metal catalysts. These materials could provide the basis for the development of cost-effective catalysts for combustion of VOCs present in waste gas streams.