Projekti / Programi
Anorganska kemija in tehnologija
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| 2.02.00 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P003 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
Anorganska kemija, hibridne spojine, hibridni materiali, fluoridi, nanostrukturirani materiali, visoka oksidacijska stanja, žlahtni plini, Lewisove kisline, fluor, katalizatorji, kemometrija, kemijska tehnologija, modeliranje, optimiranje, preprečevanje onesnaževanja, večje nesreče, termokemija
Raziskovalci (25)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.753 |
Povzetek
Program Anorganska kemija in tehnologija sestavljajo raziskave na treh, medsebojno povezanih področjih: a) sinteza novih anorganskih spojin, b) hibridni materiali z uporabnimi lastnostmi, c) tehnološke raziskave za trajnostni razvoj.
a) Sinteza novih anorganskih spojin
V tem sklopu se bomo posvetili pripravi novih fluoridnih anorganskih spojin z elementi v najvišjih oksidacijskih stanjih. Namen raziskav reakcij med donorji F- iona AF2 (A2+ = Mg-Ba, Cu, Ag, Cd, Hg), MnF3, CeF4, XeF2, XeF6, ClF3 in Lewisovimi kislinami MF5 (M = As, Sb, Bi, Ru, Au, Nb, itd.), MF4 (M = Ge, Ti, Sn, Pb, Mn), itd., je strukturna karakterizacija dobljenih produktov in njihova uporaba kot morebitnih izhodnih snovi za sintezo in preučevanje koordinacijskih spojin z ligandi kot so XeF2, XeF4, H2O, itd.
S tujimi partnerji bomo nadaljevali raziskave magnetnih in strukturnih lastnosti ternarnih Ag(II) fluoridov alkalijskih spojin ter novih Ag(II) oksospojin.
b) Hibridni materiali z uporabnimi lastnostmi
Z reakcijami med različnimi organskimi ligandi in kationi, ter anorganskimi anioni oziroma molekulami bomo pripravili različne fluoridne, oziroma fluorid-oksidne hibridne materiale. Reakcije bodo potekale v brezvodnih topilih. S sistematičnim preučevanjem novih spojin fluoridnih in fluorid-oksidnih anionov kovin, kot so npr. V, Cr, Fe, Co, Ni, Mo, Cu, Ag, Sn, Pb, Ln (Ln = lantanoid) in njihovih kristalnih struktur z anorganskimi in organskimi kationi ter ligandi, želimo izluščiti strukturno-kemijske zakonitosti, na podlagi katerih bo mogoče načrtovanje sinteze materialov z željeno morfologijo. V okviru raziskav hibridnih materialov bomo preizkusili pripravo relativno slabo raziskanih nanostrukturiranih fluoridnih materialov (npr. FeF3, LaF3, aerogeli/kserogeli idr.), ki bodo uporabni kot katalizatorji, površinsko aktivni substrati oz. adsorbenti ali kot materiali za optične in druge aplikacije.
c) Tehnološke raziskave za trajnostni razvoj.
Namen tehnoloških raziskav programske skupine bo podpora slovenski procesni industriji ter upravnim organom z vzdrževanjem tehnološkega laboratorija in uporabo razvitih znanj in metod ter razpoložljive procesne in merilne opreme. Raziskave vključujejo analizo, obdelavo in predelavo raznovrstnih industrijskih sekundarnih surovin ter odpadkov z njihovo snovno ali energetsko izrabo in razvoj okolju prijaznih celovitih rešitev. Dopolnili jih bomo z obvladovanjem tveganj za večje nesreče z nevarnimi snovmi v procesni industriji, kjer bomo na državnem in mednarodnem nivoju sodelovali na razvoju, implementaciji in standardizaciji metod in postopkov za ocenjevanje in upravljanje s tveganji.
Z našim znanjem in izkušnjami na področju kemije fluora se bomo posvetili problematiki onesnaževanja s fluoridi in iskanju novih bioindikatorjev za spremljanje obremenjenosti okolja s fluorom.
Pomen za razvoj znanosti
Programska skupina predstavlja eno od vodilnih skupin v svetu na področju sintez novih anorganskih spojin, predvsem s področja kemije fluora. Skupina se uvršča med redke svetovne centre, ki so usposobljeni za izvedbo tudi najbolj zahtevnih sinteznih tehnik, zato ima zelo bogate izkušnje s sodelovanjem z vrsto laboratorijev v Evropi, na Japonskem, v Kanadi in v ZDA. Širši svetovni pomen dolgoletnih raziskav programske skupine na področju kemije fluora se odraža tudi v nekaterih drugih aktivnostih skupine. Tako smo v letu 2010 v Ljubljani organizirali Evropski simpozij o kemiji fluora, ki združuje kemike iz vseh področij raziskav tega elementa. Pokazatelj ugleda je tudi Zoisova nagrada za življenjsko delo, ki jo je prejel član programske skupine B. Žemva.
Že dosedaj so bili nekateri izsledki raziskav naše raziskovalne skupine izjemnega pomena za zakladnico znanj anorganske kemije (npr. sinteze novih binarnih fluoridov NiF3, NiF4, AgF3, raziskave fluoridov žlahtnih plinov kot ligandov). Tudi v prihodnje ostaja priprava novih ternarnih fluoridov z elementi prehoda v najvišjem oksidacijskem stanju eden od največjih raziskovalnih izzivov na tem področju kemije.
Pomen, ki ga imajo raziskave programske skupine za razvoj znanosti, je viden iz številnih objav, tudi v najprestižnejših revijah na področju kemije kot so Angewandte Chemie, Journal of American Chemical Society, Chemical Communication, Dalton Transactions, Inorganic Chemistry in drugih. Med ostalimi aktivnostmi velja omeniti še vabljena predavanja na mednarodnih srečanjih, recenzentsko delo za znanstvene revije ter uredništva revij (Central European Journal of Chemistry, Acta Chimica Slovenica, Structural Chemistry). Pohvalimo se lahko tudi s prispevki članov programske skupine, ki so preglede raziskav podali v poglavjih v knjigah. Tukaj velja izpostaviti poglavje v knjigi Comprehensive Inorganic Chemistry II (Elsevier 2013). Še posebej pa velja omeniti dejstvo, da so naša dela citirana tudi v temeljnih strokovnih knjigah, ki so pomembne za razvoj kemije in prenos znanja. Temeljne raziskave dela skupine so dobra podlaga za bolj usmerjene raziskave materialov s posebnimi lastnostmi in njihovo nadaljnjo uporabo v industriji.
Aplikativne in razvojne raziskave uspešno rešujejo specifične tehnološko-razvojne probleme v skladu z glavnimi strateškimi prioritetami EU, kot so trajnostni razvoj in varovanje okolja obenem pa za končne uporabnike pogosto pomenijo tudi boljše razumevanje njihovih proizvodnih procesov ter zmanjšanje stroškov obratovanja oz. povečanje kakovosti izdelkov, s čemer so ta podjetja konkurenčnejša na tržišču.V tem smislu raziskave preraščajo nacionalne in tudi evropske okvire ter so globalnega pomena. Na področju procesne varnosti je še vedno eden od glavnih izzivov razvoj podrobneje validiranih varnostnih kazalcev (tako za proaktivni in reaktivni del dejanskih varnostnih izidov), uporabnih tako za operativne namene (kvaliteta varnostnih ukrepov) kot tudi za dinamično ocenjevanje tveganj, katerega rezultati naj bi odražali aktualno stanje. Poseben izziv je vključevanje znanja o pomenskih varnostnih kazalcih in tveganjih v koncept "podjetja ki se uči", oziroma aktivno ocenjevanje in upravljanjetega dolgoročnega procesa.
Pomen za razvoj Slovenije
Programska skupina je ena najboljših v Sloveniji na področju tehnoloških raziskav za trajnostni razvoj, kar je pomembno za slovensko industrijo. Po drugi strani pa je ena vodilnih raziskovalnih skupin v svetu na področju anorganske kemije fluora, kar je odličen prispevek k promociji naše države. Raziskave na področju anorganskih in hibridnih materialov predstavljajo dobro osnovo za razvoj novih materialov s posebnimi lastnostmi. Znanje in izkušnje pri tako zahtevnem raziskovalnem delu pa lahko pripomorejo k iskanju rešitev, ki jih potrebuje slovenska industrija.
Raziskave za trajnosti razvoj na področju varovanja okolja in povezano tudi procesne varnosti, ki se bodo izvajale v okviru tega programa, imajo neposreden pomen za gospodarstvo. V povezavi s partnerjih iz industrije in državnimi organi, nam program omogoča da ostanemo del globalnega razvoja. Raziskave in analize procesov, postopkov/proizvodov bomo izvajali s končnim ciljem zniževanja stroškov in povečanja konkurenčnosti industrijskih partnerjev, oziroma njihovih združenj. Raziskave povezane s procesno varnostjo omogočajo: prenos novih znanj direktno k partnerjem v industriji (npr. analize, svetovanja ) in strokovno podporo državnim organom pri izvajanju zakonodaje (npr. ekspertize/recenzije, analize). Velja pa tudi obratna povezava, namreč, razvoj procesne varnosti običajno poteka v tesnem sodelovanju s samo procesno industrijo.
Velik pomen za nadaljnji razvoj Slovenije v prihodnosti pripisujemo tudi izobraževanju kadrov. Člani programske skupine so vključeni v vse nivoje izobraževanja. Aktivno sodelujejo na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana kot predavatelji in kot mentorji magistrskim in doktorskim študentom. Velja omeniti, da je bil član programske skupine B. Žemva izbran za mentorja leta 2012. Priznanje je podelilo Društvo mladih raziskovalcev in je odraz kvalitetnega pedagoškega dela z mladimi. Ob tem Šola eksperimentalne kemije, ki deluje v okviru programske skupine, ohranja izredno pomembne povezave inštituta s šolami, tako osnovnimi kot srednjimi, zanimanje zanjo pa je tudi v vrtcih. V obliki tečajev ali zgolj z obiski omogočamo učencem eksperimentiranje in odkrivanje lastnosti snovi. S takšnimi oblikami neformalnega izobraževanja sledimo evropskim smernicam, s katerimi želimo med mladimi zbuditi več zanimanja za študij tehnike in naravoslovja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
