Projekti / Programi
Modifikacija površine TiO2 nanodelcev: preprečevanje aglomeracije in ohranitev intrinsične funkcionalnosti
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.01 |
Tehnika |
Materiali |
Anorganski nekovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T155 |
Tehnološke vede |
Prevleke in površinska obdelava |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
titanov dioksid, površinska funkcionalizacija, pametne prevleke, multifunkcionalnost, pigmenti, fotokataliza
Raziskovalci (16)
Organizacije (4)
Povzetek
Titanov dioksid je strateški material, ki se pospešeno uveljavlja na različnih področjih, kot so barve in laki vseh vrst, umetne mase, papir, guma, keramika, varilne elektrode, embalaža, zdravila, zobne paste itd. Na različne funkcionalne lastnosti TiO2 (sipalna moč, absorpcijske, adsorpcijske, fotokatalitske ipd). pa izjemno vpliva to, kako je TiO2 strukturiran na nanoskali. Optimalno nanostrukturiranost je v večini primerov zelo težko doseči, delno nastopi problem že pri izhodiščnih nanodelcih, ki imajo veliko tendenco k aglomeraciji. Še večji problemi nastopijo pri kasnejšem procesiranju, torej pred, med in po površinski obdelavi ter vgradnji odelanih TiO2 delcev v končni produkt. Interakcija med nanodelci in drugimi fazami namreč najpogosteje vodi do močne aglomeracije nanodelcev TiO2, kar povzroči delno ali celotno izgubo funkcionalnosti končnega produkta.
Obstajajo različni pristopi k reševanju problema aglomeracije TiO2. Pristopi so prilagojeni želenim lastnostim končnih produktov. S stališča uporabnikov pa bi bilo precej bolj smiselno, da pripravimo izhodiščni TiO2 material, ki bo uporaben za čim več različnih aplikacij.
Glavni cilj projekta je torej razviti popolnoma nov postopek modifikacije TiO2 pigmentov z izdelavo pametnih multifunkcionalnih nanoprevlek okoli vsakega posameznega nanodelca pigmenta. Pri tem je ključnega pomena, da bo lastnost površine tako modificiranih pigmentov definiral načrtno sprožen zunanji dejavnik (pH vrednost, temperatura ipd.). Novi koncept bomo posebej podrobno razdelali ob reševanju problema zaščite nanodimenzijskih delcev TiO2. Pametne multifunkcionalne prevleke na površini delcev TiO2 bomo pripravili s pomočjo alifatskih polielektrolitov, to je takih, ki imajo na osnovno verigo vezane različno nabite funkcionalne skupine. Različna pH vrednost bo sprožila delovanje enih ali drugih funkcionalnih skupin, s čimer bo površina TiO2 postala bodisi pozitivno ali negativno nabita v odvisnosti od pH medija. Tako površinsko obdelan TiO2 se bo lahko uporabljal v različnih aplikacijah, saj bo značaj površine odvisen le od pH medija, v katerega bomo tako pripravljen TiO2 vgradili.
Projekt je razdeljen na tri sklope, in sicer »Razvoj in karakterizacija pametnih multifunkcionalnih nanoprevlek na površini pigmentnih delcev TiO2«, »Razvoj postopka za krojenje povšinskih lastnosti pigmentnih delcev na željo uporabnika« ter »Priprava in karakterizacija realnih premazov z razvitimi modificiranimi pigmenti in demonstracija novih premazov«.
Navedene sklope bomo izvajali preko sodelovanja naslednjih partnerjev v projektu: raziskovalne organizacije Kemijski inštitut (KI), Inštitut Jožef Stefan (IJS), Zavod za gradbeništvo Slovenije (ZAG), in gospodarski družbi Cinkarna Celje d.d. in TRC JUB d.o.o., ki bosta tudi sofinancerja in končna uporabnika razvitih izdelkov.
Gre za aplikativni projekt, z jasno zastavljenimi cilji, ki naj izboljšajo konkretne izdelke. Vendar se v projektu ne zadovoljimo z izboljšavo obstoječih izdelkov, ampak želimo radikalno spremeniti sedanji koncept priprave TiO2 delcev, ki se uporabljajo v različnih aplikacijah. Gre za visokotehnološki produkt (top-down nanotehnologija) z veliko stopnjo dodane vrednosti. Uspešna izvedba bi pomenila, da oba industrijska partnerja še učvrstita svoj položaj – ne le na slovenskem, ampak predvsem na svetovnem trgu.
Pomen za razvoj znanosti
Napredni fotokatalitski materiali so pomembni na različnih področjih znanosti: čistilni premazi za čiščenje zraka, čiščenje vode in kataliza organskih reakcij. Pri razvoju samočistilnih premazov za notranje površine je pomembna fotokatalitična aktivnost v vidnem delu svetlobnega spektra. V naših raziskavah smo razvili več materialov na osnovi TiO2, ki imajo boljšo aktivnost v vidnem delu spektra kot znani standard P25. Raziskave povečanja beline pigmentnih delcev TiO2 so pokazala, da lahko z organskimi spojinami povečamo belino že tako belemu TiO2. To bo omogočalo zmanjšanje količine TiO2 v premazih za doseganje iste stopnje beline oz. prekrivnosti.
Pomen za razvoj Slovenije
V tem projektu smo nadaljevali z dobrim sodelovanjem med raziskovalnima inštitutoma in slovenskima industrijskima partnerjema. Z rezultati teh raziskav bosta lahko industrijska partnerja utrdila svoj položaj na slovenskem in mednarodnem trgu in s tem posredno utrdila slovensko gospodarstvo. Tu sta pomembna predvsem razvoj fotokatalitičnih materialov, ki so aktivni v vidnem delu spektra in povečanje belina pigmentnega TiO2, saj bi lahko oboje kmalu vpeljali v proizvodnjo in s tem končne izdelke.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
