Razumevanje kristalizacijskega mehanizma je ključnega pomena za načrtovanje novih struktur kovinsko-organskih poroznih materialov (MOF-ov) z želenimi lastnostmi za določeno uporabo, na primer za shranjevanje toplote in plinov, ločevanje plinov, dostavljanje zdravilnih učinkovin, katalizo, itd. Zato je izjemno pomembna določitev temeljnih gradnikov in/ali vmesnih faz pri nastanku MOFov, kar še vedno predstavlja velik eksperimentalni izziv. Avtorji članka so študirali sočasni nastanek dveh poroznih železovih karboksilatov z uporabo rentgenske absorpcijske (XAS) in Mössbauerjeve spektroskopije. Z natančnim študijem različnih stopenj sinteze, od raztopin do končnih kristaliničnih produktov, jim je uspelo dokazati, da prisotnost aprotičnega topila (acetona) spremeni mehanizem nastanka spojin že v prvih stopnjah sinteze (t.j. tip in strukturo osnovnih gradnikov ter oksidacijsko stanje železa pri povišanih temperaturah), v primerjavi s čisto vodno raztopino. To je prva raziskava, v kateri je bila natančno določena vloga topila pri sintezi MOF-ov z analizo lokalne strukture atomov v raztopinah in gelih prekurzorjev.
COBISS.SI-ID: 36300805
Avtorji smo razvili mehanizem, s katerim lahko predvidimo potencial za shranjevanje toplote za številne znane in nove strukture mikroporoznih materialov. Uporaba reverzibilne kemijske in fizikalne vezave vode v trdne materiale ponuja nov koncept za dolgoročno skladiščenje toplotne energije, tudi v kombinaciji s sončnimi kolektorji, vendar do sedaj ni bilo sistematične študije o možnih mehanizmih za izboljšanje shranjevalnih lastnosti z optimizacijo materialov. S primerjalno termogravimetrično in kalorimetrično študijo sorpcije vode v aluminofosfatne materiale z majhnimi porami (SAPO34, AlPO418 in APOTric) smo pokazali, da je formiranje visoko urejenih vodnih klastrov gonilna sila za nenadno sorpcijo vode v ozkem tlačnem območju, kar je potrebno za uporabo v shranjevalnih sistemih oziroma je bistveno za učinkovito shranjevanje toplote. Nastanek klastrov omogočajo hitre in reverzibilne spremembe v koordinaciji ogrodnih aluminijevih atomov in optimalen premer por.
COBISS.SI-ID: 4910618
Katalitska oksidacija z vodikovim peroksidom WHPCO (Wet Hydrogen Peroxide Catalytic Oxidation) predstavlja enega od industrijsko zelo uporabnih naprednih oksidacijskih procesov za razgradnjo organskih onesnažil v vodi. V navedenem članku smo opisali nov in okolju prijazen, cenovno ugoden ter visoko učinkovit katalizator za katalitsko čiščenje odpadnih vod. Pokazali smo, da z manganom funkcionalizirani silikatni nanodelci delujejo v WHPCO procesu kot katalizator in v 30 minutah pri sobni temperaturi ter nevtralni pH vrednosti vodne raztopine oksidativno razgradijo (do ogljikovega dioksida) kar 80 % modelnega organskega onesnažila. S strukturno karakterizacijo materiala z rentgensko absorpcijsko spektroskopijo in katalitskimi testi smo dokazali, da so visoko aktivni le nanodelci, ki vsebujejo v silikatno ogrodje vgrajen mangan, ne pa nanodelci, v katerih je mangan prisoten v obliki oksidov (Mn3O4 ali Mn2O3). Material predstavlja novo družino katalizatorjev za napredne oksidacijske procese, ki razgrajujejo organska onesnažila v vodi.
COBISS.SI-ID: 4863514
Z železom funkcionalizirani silikatni nanodelci z mezoporoznostjo med delci (FeKIL-2) delujejo kot visoko učunkovit adsorbent in katalizator za oksidacijo toluena v plinski fazi. Z uporabo UV/VIS, FTIR, in Mössbauerjeve spektroskopije smo dokazali, da lahko povečano aktivnost katalizatorja pripišemo vgradnji izoliranih železovih ionov v silikatno matriko. Vsebnost železa glede na Si Fe/Si≤0,01 vodi do tvorbe stabilnih Fe3+ ionov v silikatni matriki, ki zagotavlja lažje sproščanje kisika iz katalizatorja (Fe3+/Fe2+ redoks cikli). Povečanje vsebnosti železa (Fe/Si) 0,01) vodi do tvorbe večjedrnih železovih kompleksov. Pripravljeni material predstavlja obetaven, okolju prijazen, poceni in visoko učinkovit katalizator za odstranjevanje nizkih koncentracij lahkohlapnih organskih onesnaževal iz zraka.
COBISS.SI-ID: 5150746
V spodaj navedenem članku smo predstavili dokaze, da interakcije med zdravilno učinkovino in ogrodjem poroznega nosilca učinkovine pomembno vplivajo na kinetiko sproščanja učinkovine iz mezoporoznih materialov. To smo dokazali s skrbno načrtovanim eksperimentom in konsistentnim teoretičnim modelom. V eksperimentu smo uporabili modelno učinkovino indometacin in mezoporozna silikatna nosilca SBA-15 in MCM-41. Pokazali smo, da se iz ogrodja z manjšimi porami učinkovina sprošča počasneje, pri daljših časih pa delež sproščene učinkovine nikoli ne doseže vrednosti izmerjene pri sproščanju učinkovine iz ogrodja z večjimi porami. Noben od omenjenih pojavov ni pričakovan v sistemu, kjer interakcije molekul učinkovine z ogrodjem niso prisotne. Eksperimentalno dobljene krivulje sproščanja so se izjemno dobro ujemale s teoretičnimi napovedmi 2D Fokker-Planckove enačbe, če smo v slednji upoštevali dovolj močne privlačne interakcije učinkovine z ogrodjem. Privlačne interakcije vplivajo na relativni presek por, kjer je lokalni pretok vzdolž por različen od nič, in tako določajo efektivni prenos učinkovine v okoliško raztopino. Identificirali smo tudi kritične parametre, ki določajo odvisnost hitrosti sproščanja od velikosti por, in sestavili dinamični fazni diagram različnih režimov efektivnega transporta.
COBISS.SI-ID: 4727578