V dosežku smo predstavili nov učinkovit pristop za razvoj monolitnih zeolitnih kompozitov v ogljikovih matricah s postopkom nadzorovane karbonizacije makroporoznih polimernih matric z zeolitnimi nanodelci. Neovirana dostopnost zeolitnih nanodelcev v N-dopirani makroporozni ogljikov matrici omogoča učinkovit zajem CO2 z izjemno selektivnostjo proti N2 tudi v prisotnosti vlage. Karbonizirana matrica z električno prevodnostjo 3 S/m ima dober termo-odziv pri napetostih že med 6-7V, kjer se kompozit segreje do 150 °C s hitrostjo do 50 °C/min. Dobra difuzija CO2 do zeolitnih nanodelcev z lastnostmi segrevanja z elektroindukcijo omogočajo materialu možnost učinkovite regeneracije z električno napetostjo (electric swing adsorption) in konstantnost procesov adsorpcije/regeneracije do 100 ciklov/dan.
COBISS.SI-ID: 22970134
Raznolikost v strukturah in elementnih sestavah kovinsko-organskih materialov (MOFov) jim daje velik uporabni potencial za zajem CO2, kar je v skladu z okoljskimi smernicami razvoja nizkoogljičnih tehnologij. HKUST-1 kot enega izmed najbolj raziskovanimi MOF sistemi za tak namen odlikuje preprostost priprave in možnost prilagajanja njegovih kemijskih lastnosti z uporabo različnih procesih funkcionalizacije. V opisanem dosežku smo prvič predstavili funkcionalizacijo z etilendiaminom, izvedli podrobno strukturno raziskavo aminskih sorpcijskih mest ter študijo njihovega vpliva na delovanje CO2 zajema HKUST-1 adsorbenta. Vezavo etilendiaminskih molekul na prosta Cu2+ kationska mesta smo potrdili z uporabo različnih spektroskopskih tehnik kot so infra-rdeča in Raman spektroskopija, elektronska paramagnetna resonanca, rentgenska absorpcijska spektroskopija. N2 in CO2 adsorpcijski testi so potrdili, da funkcionalizacija zmanjša tako specifično površino kot adsorpcijsko kapaciteto za CO2. Po drugi strani pa se izboljša njegova vezavna energija za 85% (iz -20.3 kJ/mol na -36.8 kJ/mol) in CO2/N2 selektivnost pri razmerju parcialnih tlakov 0.15 CO2/ 0.85 N2 za 100%. Prav tako se občutno izboljša adsorpcijska kinetika v primerjavi z nemodificiranim HKUST-1 materialom.
COBISS.SI-ID: 24793091
Kovinsko-organski materiali (MOFi) predstavljajo eno izmed najbolj preiskovanih skupin poroznih materialov z obetavnimi aplikativnimi lastnostmi na področjih shranjevanja plinov. Za njihovo uporabnost v realnih procesih pa hidrotermalna stabilnost še vedno predstavlja glavni izziv. Dosežek opisuje nov način oblikovanja kovinskoorganskih materialov v makroporozne polimerne monolite, s čimer smo izboljšali hidrotermalno stabilnost dveh predstavnikov MOFov, HKUST-1(Cu) in MOF-5(Zn). S pristopom sekundarne rekristalizacije v polimer vgrajenih CuO in ZnO nanodelcev, smo uspeli kovinske okside učinkovito prekristalizirati v MOFe solvotermalno z dodatkom primernih organskih ligandov. Nastale MOF faze vgrajene v polimerne matrice so se izkazale za popolnoma dostopne za plinske mlekule, hidrofobna narava polimera pa ima odbojni učinek za vodo, kar omogoča na novo razvitim hibridnim materialom uporabnost zajemanja CO2 tudi v prisotnosti vlage.
COBISS.SI-ID: 6072090
Razvoj kovinsko-organskih materialov se vse hitreje bliža njihovi komercialni uporabi. Kompaktiranje MOF prahov predstavlja pomemben korak pri izboljšanju nasipne gostote, mehanske stabilnosti in stabilnost v različnih procesnih okoljih. HKUST-1 je eden izmed najobetavnejših preiskovanih MOFov. Pokazali smo da je kompaktiranje HKUST-1 prahov v tablete preprost način oblikovanja, ki ne vpliva na kristalno strukturo MOFa. S pomočjo elektronske paramagnetne resonance smo prvič opisali vpogled v lokalne strukture spremembe, ki nastanejo pri mehanskem stiskanju. Edinstven pristop nam je omogočil identifikacijo vzrokov za nestabilnost HKUST-1 med procesom stiskanja. Rezultati, ki dokazujejo, da se kristalna struktura MOFa ohrani tudi na lokalnem strukturnem nivoju, so bili podprti z metodami rentgenske praškovne difrakcije, infra-rdeče spektroskopije, termogravimetrične analize, vodne adsorpcije in meritev specifične površine z N2 izotermami. Prav tako so bile na tabletah izvedene morfološke raziskave z metodo mikroskopije z atomski silo. Metal–organic frameworks (MOFs
COBISS.SI-ID: 6557466