Materiały Mikro- i Mezoporowate

Głównym obszarem aktywności naukowej zespołu są badania nad syntezą oraz zastosowaniem (kataliza, adsorpcja) porowatych ciał stałych, w tym głównie sit molekularnych (zeolitów), materiałów mezoporowatych na bazie tlenków krzemu oraz glinu, a także nowych nanomateriałów o multimodalnej (mikro/mezo/makro) strukturze porowatej. Celem prac podjętych nad preparatyką koloidalnych zawiesin nanokryształów zeolitów i układów protozeolitycznych jest ich wykorzystanie do otrzymywania nowych makrostruktur o hierarchicznej strukturze porowatej. Synteza membran zeolitowych (typu MFI, BEA) jest innym obszarem działalności naukowej zespołu. W modelowaniu własności katalitycznych w/w materiałów szeroko wykorzystujemy izomorficzne podstawienie atomów krzemu przez atomy innych metali (m.in. Al, Fe, Ga, B, Fe). Poszukujemy korelacji pomiędzy składem chemicznym, teksturą kryształów zeolitów i materiałów zeolitopodobnych oraz mikroziaren preparatów mezoporowatych a aktywnością i stabilnością obecnych w ich strukturze centrów aktywnych.

GŁÓWNE TEMATY BADAWCZE:

• preparatyka nowych nanomateriałów o multimodalnej (mikro/mezo/makro) strukturze porowatej,
• synteza zawiesin koloidalnych nanokryształów zeolitów oraz układów protozeolitycznych i ich wykorzystanie w preparatyce nowych makrostruktur o hierarchicznej strukturze porów
• synteza krystalicznych materiałów mikroporowatych (zeolitów) oraz materiałów mezoporowatych na bazie tlenków krzemu i/lub glinu,
• preparatyka membran zeolitowych i ich wykorzystanie w separacji mieszanin,
• wykorzystanie podstawienia izomorficznego atomami różnych metali, jako metody modelowania właściwości kwasowych/redoksowych sit molekularnych
• posyntezowa modyfikacja materiałów mikro- i mezoporowatych na drodze ich obróbki termicznej, hydrotermicznej oraz chemicznej,
• zastosowanie spektroskopii w podczerwieni (FTIR) w badaniach in-situ (badania kinetyki sorpcji, produktów pośrednich chemicznej transformacji cząsteczek reagentów, badanie mechanizmu reakcji katalitycznej, monitorowanie zmian własności kwasowo-zasadowych oraz typu redox),

GŁÓWNE OSIĄGNIĘCIA ZESPOŁU:

• synteza kryształów zeolitów typu MFI zawierających puste mezo- i makroprzestrzenie i ich wykorzystanie jako nośników do osadzenia zdyspergowanej fazy metalicznej,
• preparatyka materiałów kompozytowych zawierających zeolity FAU, BEA oraz MFI, na drodze częściowej rekrystalizacji amorficznych układów typu SBA-15, porowate monolity, standardowe glinokrzemiany,
• synteza nanokryształów oraz układów protozeolitycznych (typu MFI, BEA) i ich wykorzystanie w preparatyce nowych materiałów o hierarchicznej strukturze porów,
• synteza, charakterystyka oraz wykorzystanie w procesach katalitycznych zeolitów z grupy TON podstawionych izomorficznie Al, Ga, Fe oraz B,
• synteza zeolitów typu BEA podstawionych izomorficznie dwoma metalami (B, Al),
• synteza termicznie stabilnego mezoporowatego tlenku glinu oraz materiałów mezoporowatych na bazie mezo-Al2O3,
• określenie wpływu struktury cząsteczki templatu, wielkości i morfologii kryształów zeolitów Al-TON na stabilność termiczną sieciowych atomów glinu,
• wyjaśnienie roli procesów uruchamiania/unieruchamiania cząsteczek sorbatu w trakcie niskotemperaturowej, chemicznej przemiany p-etylotoluenu w zeolicie typu MFI,
• wyjaśnienie roli niewielkiego dodatku olefin i alkoholi w procesie całkowitej transformacji alkoholu metylowego wobec zeolitu typu MFI o zredukowanych własnościach kwasowych.

Zdjęcie TEM (A) oraz analiza STEM i EDX (B) małych (2-4 nm) cząstek metalu (Pd) wewnątrz mezo-/makroprzestrzeni wygenerowanych w kryształach zeolitu typu MFI