Zespół Badawczy #15 (kier. prof. dr hab. inż. Zbigniew Karpiński

Zespół Badawczy #15 (kier. prof. dr hab. inż. Zbigniew Karpiński)
Struktura a właściwości katalityczne silnie zdyspergowanych metali na nośniku
Prowadzimy badania w zakresie wykorzystania katalizy heterogenicznej dla ochrony
środowiska. Badania te opierają się na rozwijaniu trzech wątków badawczych:
Katalityczne usuwanie chloru ze szkodliwych związków organicznych,
Badanie nowych nanomateriałów jako elektrod dla ogniw paliwowych,
Fotokatalityczna degradacja zanieczyszczeń organicznych znajdujących się w powietrzu
i/lub w wodzie.
W ubiegłych latach przeprowadzono badania dotyczące wodoroodchlorowania CCl4 ukierunkowane na otrzymywanie chloroformu (przydatnego rozpuszczalnika charakteryzującego
się niskimi wartościami czynników ODP i GWP), na katalizatorach platynowych. Jednakże
niedawno CHCl3 został uznany jako potencjalny kancerogen i znalazł się na liście U.S. EPA’s
Toxic Release Inventory (TRI). Obecnie prowadzone przez nas prace prowadzą do otrzymania katalizatorów na bazie palladu (w tym bimetalicznych, Pd-Au), cechujących się wysoką
selektywnością w kierunku tworzenia węglowodorów (dr M. Bonarowska, dr D. Łomot).
0
10
1.0
-1
10
alloying effect
0.6
0.4
-1
Pd100
Pd80Au20
Pd70Au30
Pd60Au40
Pd60Au40-imp
TOF, s
Relative activity
0.8
Pd-Au/C
Pd-Au/C-imp
Pd-Au/SiO2
-2
10
-3
10
0.2
-4
0.0
10
0
10
20
30
40
50
Time on stream, h
60
70
100
80
60
40
20
0
Atom % Pd
Syntezujemy też nowe, efektywne nanomateriały – katalizatory, w których metal
wprowadzony jest w sieć strukturalną zeolitu BEA, używane do wodoroochlorowania
chlorowcopochodnych węglowodorów C2, jak 1,2-dichloroetan i 1,1,2-trichloroetylen do
użytecznych, nietoksycznych produktów. Badania prowadzone są we współpracy z
zagranicznymi ośrodkami naukowymi m. im. z Francji i Brazylii (dr A. Śrębowata).
Ogniwa paliwowe umożliwiają produkcję energii elektrycznej bez zanieczyszczania
środowiska szkodliwymi substancjami, które powstają podczas spalania paliw kopalnych,
takimi jak SO3 czy tlenki azotu. Jedynymi produktami reakcji są tu zwykle woda i CO2.
Ogniwo paliwowe na kwas mrówkowy (DFAFC) ma największą szansę do zastosowania w
przenośnych urządzeniach, takich jak: telefony komórkowe, laptopy, małe silniki do
napędzania pojazdów (wózki elektryczne, rowery, jachty) oraz do ładowania akumulatorów w
miejscach pozbawionych dostępu do sieci elektrycznej.
Materiały katalityczne stosowane na anodzie i katodzie ogniwa mają zasadniczy wpływ
na moc i sprawność energetyczną ogniwa oraz stabilność jego pracy. Celem naszych badań
jest opracowanie nowych aktywnych nanomateriałów katalitycznych, charakteryzujących się
wysoką stabilnością, przeznaczonych do zastosowania na anodzie i katodzie niskotemperaturowego DFAFC (dr hab. A. Borodziński, dr P. Kędzierzawski, mgr A. Mikołajczuk).
W latach 2010-2012 wyniki naszych badań nad ogniwem paliwowym przedstawiliśmy w 13
publikacjach w czasopismach o zasięgu międzynarodowym, w jednym zgłoszeniu
patentowym oraz na 18 Międzynarodowych Konferencjach Naukowych.
Badania w zakresie fotokatalizy obejmują syntezę i charakteryzację nowych układów
fotokatalizatorów oraz ich zastosowanie w następujących procesach:
Selektywne utlenienie w syntezie organicznej: od alkoholi do aldehydów.ketonów,
Degradacja organicznych zanieczyszczeń oraz redukcja ditlenku węgla (produkcja
metanolu i eteru dimetylowego),
Synteza wartościowych substancji chemicznych dzięki fotokatalitycznemu rozczepieniu
wody oraz/lub biomasy (dr J.C. Colmenares, mgr A. Magdziarz).
Niektóre z ostatnio wydanych naszych publikacji:
[1] M. Bonarowska, Z. Kaszkur, L. Kępiński, Z. Karpiński, Appl. Catal. B 99 (2010) 248; A.
Śrębowata, W. Lisowski, J.W. Sobczak, Z. Karpiński, Catal. Today, 175 (2011) 576.
[2] C.H. Chen, Y.J. Chiou, W.J. Liou, W.S. Lin, H.M. Lin, S.H. Wu, A. Borodziński, P.
Kędzierzawski, L. Stobiński, S.H. Chien, Funct. Mater. Lett., 4 (4) (2011) 1.
[3] J. C. Colmenares et al., Materials 2(4) (2009) 2228; Catal. Comm. 16 (2011) 1; Biores.
Technol. 102 (2011) 11254.