Projekti / Programi
Redukcija ogljikovega dioksida na katalizatorju z izoliranimi atomi za tvorbo spojin z dodano vrednostjo
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.01 |
Tehnika |
Materiali |
Anorganski nekovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
kataliza na izoliranih atomih, kovinski oksidi, površinski defekti, redukcija ogljikovega dioksida, 2-dimenzionalna infrardeča spektroskopija, sinhrotronske tehnike
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
23. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
Podatki za razpise ARIS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
291 |
9.798 |
9.359 |
32,16 |
| Scopus |
299 |
10.822 |
10.348 |
34,61 |
Raziskovalci (4)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
1540 |
Univerza v Novi Gorici |
Nova Gorica |
5920884000 |
14.068 |
Povzetek
Pot do CO2 nevtralnosti bo zagotovo vodilaa preko zmanjšanja emisij CO2. Posledično sta izredno zanimivi tehniki zajemanja CO2 na kraju emisije in pretvorba CO2 do goriv in kemikalij. Zaradi visoke energije, ki je potrebna za aktivacijo molekule CO2, je treba razviti in uporabiti selektiven in robusten katalizator. Zlasti zanimiva je pretvorba do C2 spojin (etanol, etan, etilen, etilenglikol…), ki imajo večjo energijsko gostoto in višjo ekonomsko vrednost v primerjavi s C1 spojinami (metanol, mravljinčna kislina, metan…). Doslej je tehnološko zrelost z zadostno selektivnostjo dosegla le proizvodnja metanola iz CO2. Medtem ko se C2 spojine običajno tvorijo z nizkimi reakcijskimi izkoristki, večinoma kot stranski produkti C1 spojin. Pomemben preboj v selektivnosti trvorbe produktov redukcije CO2 je mogoče doseči le z razumevanjem reakcijskih mehanizmov, površinske strukture in aktivnih mest. Z namenom spodubditi nastanek C-C vezi med redukcijo CO2 in s tem omogočiti nastanek produkta z višjo ekonomsko vrednostjo, bomo v tem projektu razvili heterogeni katalizator s selektivnostjo za več-ogljične spojine. To bomo storili s tako imenovano katalizo na izoliranih atomih z uporabo homogeno dispergiranih izoliranih atomov ali kovinskih skupkov na modificiranem nosilcu. Modifikacijo podpore bodo vodila eksperimentalna opazovanja interakcij reakcijskih intermediatov z nosilcem katalizatorja. To bomo izvedli z dvodimenzionalno infrardečo spektroskopijo (2D IR). Da bi dosegli nastanek C-C vezi, je potrebno doseči visoko koncentracijo plina CO2 in reakcijskih intermediatov v bližini aktivnih mest katalizatorja. To bomo dosegli s pametno zasnovo katalizatorja. Prvič, kovina Cu bo kot univerzalni katalizator za redukcijo CO2 homogeno razpršena na kovinskem oksidu. Cu kovina bo razpršena v obliki izoliranih atomov ali kovinskih nano-skupkov. Z inženiringom površinskih napak na kovinskem oksidu bomo oblikovali mesta za sidranje Cu tako, da dosežemo čim večjo pokritost. To nam bo omogočilo kratko razdaljo med intermediati na aktivnih mestih. Stabilnost takšnih nanosov izoliranih atomov na površin kovinskih oksidov bo natančno preučena z namenom, da ugotovimo površine, ki lahko dajejo termodinamično stabilno kovinsko disperzijo. Koncentracijo reaktantov in intermediatov bomo dodatno povečali z nanaosom tanke plasti kovalentnih organskih ogrodij (COF) ali metalorganskih ogrodij (MOF). Zaradi njihove nanoporoznost, hidrofilnega značaja in raznolikost možnih funkcionalnih skupin bodo otežili difuzijo reakcijski intermediatov od aktivnih mest. Razvoj katalizatorja bomo spremljali z različnimi naprednimi tehnikami karakterizacije materialov. Za disperzijo Cu na površinah kovinskih oksidov bomo uporabili SEM, TEM, AFM in STM. Kemijsko zvrst in koordinacijsko okolje bomo karakterizirali z uporabo fotoelektronske spektroskopije in rentgenske adsorpcijske spektroskopije s sinhrotronskim izvorom svetlobe. 2D IR spektroskopijo bomo uporablji za identifikacijo intermediatov na površini katalizatorja in njihovih interakcij z različnimi deli površine katalizatorja (oksid / kovina / funkcionalna skupina MOF ali COF). Te informacije so lahko neposredno povezane s tvorbo in disociacijo kemičnih vezi, kar omogoča določitev inter- in intra- molekularnih adsorbatov. Ob identifikaciji reakcijskih produktov nam bodo zbrani rezultati omogočili, da predvidimo reakcijske poti do spojin z več ogljikovimi atomi.
