Projekti / Programi
Anorganska kemija in tehnologija
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P360 |
Naravoslovno-matematične vede |
Anorganska kemija |
anorganski materiali s posebnimi lastnostmi, sinteza fluorovih spojin, koordinacijske spojine, razžvepljevanje dimnih plinov, odpadne snovi, ocene tveganj, kemometrija
Raziskovalci (20)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.742 |
Povzetek
Program "Anorganska kemija in tehnologija" vključuje naslednja raziskovalna področja: a) Sinteza anorganskih spojin, b) Anorganski materiali s posebnimi lastnostmi in c) Tehnološke raziskave za trajnostni razvoj.
a.) Pomembnejša področja raziskav v sklopu sinteze anorganskih spojin so:
- Sinteza novih spojin, zlasti koordinacijskih tipa (Mm plus(L)n) (AF61-)m (L je SO2, AsF3, XeF2, HF itd, A je As, Sb, Bi), kjer so cilji teh raziskav preučevanje glavnih parametrov, ki vplivajo na število ("n") vezanih ligandov in na strukturo novih koordinacijskih spojin. Dosedanje raziskave bomo razširili z uvajanjem nekaterih novih ligandov (npr.: XeF4, XeF6, KrF2,POCl3, Xe, ...) in anionov (npr.: BF4-).
- Raziskave trifluoridov elementov V. glavne skupine periodnega sistema, ki so šibke Lewisove kisline. Poudarek bo zlasti na fluoroarzenatih(III), ki so v primerjavi s fluoroantimonati(III) precej manj raziskani.
- Študije sinteze ternarnih fluoridov z uporabo metatetičnih reakcij in uporaba fotokemičnih reakcij za sintezo že znanih binarnih ali ternarnih spojin, s prehodnim elementom, npr. Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, v visokem oksidacijskem stanju.
- Sinteza novih hidrazinijevih(plus1) in hidrazinijevih(plus2) fluorometalatov prehodnih kovin, predvsem Nb, Ta, Mo in Ag. S kvantnokemijskimi pristopi nameravamo podrobneje opisati tuneliranje protona, ki je značilno za nekatere spojine tega tipa.
b) V sklopu anorganskih materialov s posebnimi lastnostmi so predvidene razskave na naslednjih področjih:
- Sinteza ogljikovih fluoridov in interkaliranih grafitov, ki se uporabljajo kot anodni materiali v litijevih baterijah.
- Strukturna karakterizacija različnih raztaljenih soli (t.i. "molten salts"), ki so tekoče in popolnoma disociirane pri sobni temperaturi brez prisotnosti topila in imajo širok razpon uporabe (npr. kot elektroliti, katalizatorji).
- Sinteza in karakterizacija visoko-temperaturnih superprevodnih materialov.
- Priprava in karakterizacija površinsko aktivnih anorganskih materialov na osnovi oksidov, fluoridoksidov ali fluoridov z ustrezno morfologijo, teksturo in površinskimi ter mehanskimi lastnostmi, glede na področje njihove potencialne uporabnosti (kisli heterogeni katalizatorji v nekaterih industrijsko pomembnih reakcijah).
c) Pomembnejša področja tehnoloških raziskav za trajnostni razvoj predstavljajo:
- Čiščenje dimnih plinov s poudarkom na razžvepljevanju (RDP): osnovni cilj raziskav je razviti takšne postopke za čiščenje dimnih oz. odpadnih plinov, ki bodo stroškovno mnogo ugodnejše od dosedanjih rešitev.
- Preprečevanje nastajanja in odstranjevanje onesnaževal pri sežigu odpadkov: raziskave bodo zajemale izbor in obdelavo peska za sežig v vzvrtinčenem sloju ter uporabo aditivov v gorivu. Vključevale bodo tudi čiščenje dioksinov in njim podobnih snovi z alternativnimi adsorbenti ter razvoj cenejših metod določanja koncentracij tovrstnih polutantov.
- Uporaba odpadkov kot sekundarnih surovin.
- Ocenjevanje tveganja zaradi nesreč z nevarnimi snovmi.
- Uporaba kemometričnih metod pri analizi okoljskih podatkov, pri analizi procesnih parametrov pri sežigu odpadkov in čiščenju dimnih plinov ter pri izdelavi hibridnih modelov.
- Zasledovanje specifičnih polutantov v okolju in prehranski verigi (fluorid v hrani, sulfatni ion v medu).
Pomen za razvoj znanosti
Programska skupina predstavlja eno od vodilnih skupin v svetu na področju sintez novih anorganskih spojin. Skupina se uvršča med redke svetovne centre, ki so usposobljeni za najbolj zahtevne sinteze anorganskih fluorovih spojin, zato ima zelo razvejano sodelovanje z vrsto laboratorijev v Evropi, na Japonskem, v Kanadi in v Ameriki (University of California, Berkeley, ZDA, Universität Bremen, Bremen, Nemčija, Aichi Institute of Technology, Toyota, Japonska, Kyoto University, Kyoto, Japonska, Institut de Chimie de la matiere condensée de Bordeaux, Pessac, Francija, Gerhard-Mercator Universität Duisburg, Nemčija, BASF, Ludwigshafen, Nemčija, Humboldt Universität Berlin, Nemčija, University of Maryland, Baltimore, ZDA, Colorado State University, Fort Collins, ZDA, Moscow State University, Moskva, Rusija, University of Warsaw, Poljska, University of Lethbridge, Kanada itd.). Izjemen ugled programske skupine se kaže tudi v podelitvi nagrade ameriškega kemijskega društva vodji programske skupine (ACS Award 2006) za vrhunske dosežke na področju visokoenergijskih oksidantov in novih koordinacijskih spojin s XeF2 in HF. To je šele deseta nagrada, ki je bila podeljena zunaj ZDA in Kanade. Velja poudariti, da je to edina nagrada ACS, ki je bila kdaj podeljena v Sloveniji. Kolegi in prijatelji so organizirali enodnevni simpozij v čast nagrajenca v Atlanti v času 231. simpozija ACS. Prispevki vseh predavateljev, tudi tistih, ki niso bili v Atlanti, so zbrani v posebni številki revije Journal of Fluorine Chemistry, 127 (2006) 1267–1453, ki je posvečena nagrajencu. O kvaliteti skupine na zahtevnem eksperimentalnem področju priča tudi zahvala prof. N. Bartletta iz University of California, Berkeley, ZDA, v članku, ki je objavljen v tej posebni številki, in ki pravi "I do not exaggerate when I record that he (B. Ž.) set the standards for high quality experimental work in fluorine chemistry at Berkeley". To je še posebej pomembno, če upoštevamo, da spada University of California, Berkeley v naravoslovju med najboljše ameriške univerze. Širši svetovni pomen dolgoletnih raziskav programske skupine na področju anorganske kemije fluora se odraža tudi v nekaterih drugih aktivnostih skupine. Tako je bila skupini že tretjič zaupana organizacija Evropskega simpozija za kemijo fluora, ki bo leta 2010 v Ljubljani. B. Ž. je bila zaupana organizacija 5. Mednarodne konference o anorganskih materialih ( 5th International Conference on Inorganic Materials) leta 2006 v Ljubljani, kar kaže na to, da mednarodna javnost ceni tudi dosežke skupine na področju sinteze in karakterizacije novih anorganskih materialov. Med ostalimi aktivnostmi velja omeniti še številna uvodna predavanja na mednarodnih srečanjih, vabljena predavanja na uglednih svetovnih institucijah, recenzentsko delo za tuje znanstvene revije ter uredništva tematskih številk priznanih revij Journal of Fluorine Chemistry in Solid State Sciences, pisanje poglavij v knjigah, ocenjevanje doktorskih del, ki so bila narejena na tujih univerzah itd. Aplikativne in razvojne raziskave uspešno rešujejo specifične tehnološko-razvojne probleme v skladu z glavnimi strateškimi prioritetami EU, kot so trajnostni razvoj in varovanje okolja. V tem smislu raziskave preraščajo nacionalne in tudi evropske okvire ter so globalnega pomena. Konkretneje, na področju obvladovanja procesne varnosti, je eden od glavnih globalnih izzivov vzpostaviti omejen nabor varnostnih kazalcev, ki bi omogočali vpogled v stanje varnostnih ukrepov (tehnični vidik), človeških virov (vidik zanesljivosti) ter organizacijskih dejavnikov (npr. vidik varnostne kulture) ter jih povezati v sam potek varnostne analize, oziroma kot orodje v proces upravljanja s tveganji na mikronivoju. Pomen raziskav za zagotavljanje varnosti in s tem za družbeno sprejemljivost in konkurenčnost obstoječih kot tudi prihajajočih novih proizvodnih tehnologij ali proizvodov je več kot jasen.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposreden pomen programa za gospodarstvo je, da tehnološke raziskave za trajnostni razvoj na področju varovanja okolja in procesne varnosti, ki se bodo izvajale v okviru tega programa, omogočajo v povezavi s partnerji iz industrije obdržati stik z globalnim razvojem in optimiranjem komercialnih procesov pri čemer je cilj zniževanje stroškov in povečanje konkurenčne sposobnosti industrijskih partnerjev. Raziskave in analize procesov bomo izvajali s ciljem obvladovanja povezanih negotovosti, ki izhajajo iz možnih tehnoloških alternativ za izvedbo optimizacij. Primera osnovnih metod za optimiranje procesov ali naprav v kemijski in sorodnih industrijah sta: i.) izdelava kompleksnih teoretičnih modelov in ii.) analiza delovanja in zanesljivosti sistemov. Predvsem za slednjo velja, da se za reševanje inženirskih problemov (odločanje) premalo oziroma se skoraj ne uporablja zunaj akademske sfere. Raziskave povezane s procesno varnostjo omogočajo: i.) prenos pridobljenega znanja direktno k partnerjem v industriji in ii.) strokovno podporo upravnim organom pri izvajanju zakonodaje. Pomemben posredni pomen programa za Slovenijo je tudi v izobraževanju kadrov. Programska skupina je aktivno vključena v široko paleto izobraževalnih programov, ki segajo od tečajev kemije za osnovnošolce in srednješolce do podiplomskega študija. Skupina s tem prispeva k popularizaciji znanosti in k dvigu tehnične kulture mladih, obenem pa vzgaja visoko kvalitetne znanstvene in tehnološke kadre. Ne smemo pozabiti, da z odličnimi raziskavami in rezultati teh raziskav najbolje promoviramo Slovenijo. Mladim omogočamo sodelovanje na skupnih projektih in s tem možnost dostopa do tujega znanja. Programska skupina je ena najboljših v Sloveniji na področju tehnoloških raziskav za trajnostni razvoj, kar je pomembno za slovensko industrijo. Po drugi strani pa predstavlja programska skupina eno vodilnih skupin v svetu na področju anorganske kemije fluora, kar je odlična promocija Slovenije v svetu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
