Výzkumná skupina Příprava materiálů a zhodnocování odpadů se zabývá přípravou a optimalizací přípravy různých typů nanostrkuturovaných materiálů (např. oxidů kovů, uhlíkatých materiálů) v různých makroskopických formách, zejména pro fotokatalytický a katalytický rozklad organických polutantů v životním prostředí a fotokatalytické snižování skleníkových plynů. Nanostrukturované prášky, tenké vrstvy či monolity jsou připravovány nejen využitím známých konvenčních metod, ale jsou vyvíjeny a optimalizovány i nové nekonvenční postupy přípravy či zpracování (např. s využitím superkritických a podkritických tekutin). Studium příprav a jejich optimalizace spočívá ve formě základního výzkumu, kdy je sledován vliv jednotlivých kroků přípravy či zpracování či vliv vstupní suroviny/chemického prekursoru na fyzikálně-chemické vlastnosti připraveného materiálu, a v jejich důsledku na fotokatalytickou či katalytickou účinnost. V rámci laboratoře jsou rovněž připravovány uhlíkaté sorbenty či uhlíkaté kvantové tečky využitím mikrovlnné pyrolýzy či hydrotermálně, které jsou charakterizovány prostřednictvím fyzisorpce. Charakter výzkumu je silně interdisciplinární, vedle poznatků z oblasti materiálového inženýrství jsou významně využívány poznatky z oblasti anorganické chemie, fyzikální chemie, fyziky a chemie pevných látek, fotochemie, organické technologie, environmetálního a chemického inženýrství.
Výzkumné činnosti
- Příprava foto/katalyticky aktivních práškových/granulovaných materiálů metodami sol-gel bez i s templátem, termální hydrolýzou, srážením, spolusrážením a impregnací.
- Příprava foto/katalyticky aktivních tenkých filmů (tloušťky řádově desítky až stovky nanometrů) deponovaných na různých typech nosičů (keramických pěnách, skle, Si destičkách) metodami sol-gel a dip-coating.
- Příprava uhlíkatých materiálů/adsorbentů (biouhlu, aktivního uhlí) z odpadní rostlinné a živočišné biomasy či polymerního odpadu pomocí mikrovlnné pyrolýzy.
- Příprava materiálů (ve formě prášků, tenkých vrstev, monolitů/aerogelů) na bázi nanostrukturovaných oxidů přechodných kovů a lanthanoidů nekonvenčním přístupem - využitím superkritických tekutin, přehřátých rozpouštědel a podkritické vody.
- Zhodnocení odpadní rostlinné a živočišné biomasy na přírodní produkty s přidanou hodnotou pomocí extrakce superkritickým oxidem uhličitým, přehřátými rozpouštědly či podkritické vody.
- Zhodnocení polymerního odpadu na energeticky využitelné složky pomocí nízkoteplotního mikrovlnného zpracování.
- Testování katalytické účinnosti vyvíjených nanostrukturovaných materiálů v oxidaci VOC a Cl-VOC.
- Testování sorpční kapacity vyvíjených uhlíkatých adsorbentů v sorpci VOC.
- Texturní charakterizace pevných látek, včetně nízkopovrchových (<1m2/g) (tj. stanovení specifického povrchu pórů, distribuce velikosti mikropórů, mesopórů a makropórů) pomocí fyzisorpce dusíku, argonu či kryptonu při 77 K nebo 87 K.
Základní vybavení
- Vysokotlaká laboratorní linka (do 400 bar a 300°C) pro práci s podkritickou vodou a superkritickými alkoholy, vybavená vysokoteplotními patronami různých objemů.
- Vysokotlaká laboratorní linka (do 1000 bar a 150°C) pro práci se superkritickým oxidem uhličitým, případně obohaceným alkoholy, vybavená patronami různých objemů.
- Laboratorní mikrovlnné aparatury pro pyrolýzní experimenty.
- Laboratorní potřeby a míchačky pro přípravy vzorků.
- Zařízení pro nanášení tenkých vrstev.
- Pece na sušení a kalcinace vzorků.
- Vysokotlaký lis.
- Ultrazvuková čistička.
- Optovláknový mikroskop NanoCalc (Ocean Optics) na měření tloušťky tenkých vrstev.
- Optovláknový UV-VIS spektrometr DH-mini + Flame (Ocean Optics) s kyvetou i ponornou sondou pro měření optických vlastností kapalných vzorků.
- Přístroj 3 Flex (Micromeritics) pro měření aktivního povrchu a distribuce velikosti pórů materiálů pomocí fyzisorpce inertních plynů za nízkých teplot.
Poskytované služby
- Příprava různých makroskopických forem foto/katalyticky aktivních nanostrukturovaných oxidů přechodných kovů a lanthanoidů využitím podkritických a superkritických tekutin i konvenčně kalcinací.
- Příprava uhlíkatých adsorbentů z různých odpadních materiálů a její optimalizace.
- Stanovení specifického povrchu a pórovité mezo- a mikrostruktury pevných látek fyzisorpcí dusíku i dalších plynů, realizované na plně automatizovaném fyzisorpčním zařízení s vakuem až do p/p0=10-9. Interpretace naměřených výsledků.
- Testování foto/katalytické aktivity nanostrukturovaných materiálů a sorpční kapacity adsorbentů a jejich korelace s mikrostrukturou materiálů.
Členové výzkumné skupiny
Ing. Lenka Matějová, Ph.D.
Ing. Zuzana Jankovská, Ph.D.
Ing. Ivana Troppová, Ph.D.
Ing. Michal Vaštyl, Ph.D.
Ing. Adéla Šlachtová
doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.
Kontakt na vedoucí výzkumné skupiny
Ing. Lenka Matějová, Ph.D.
e-mail:
tel.: 00420 597 32 7310
|
