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 gradbenih enot in/ali vmesnih faz pri nastanku MOF-ov, kar še vedno predstavlja velik eksperimentalni izziv. V navedenem članku smo študirali sočasni nastanek dveh poroznih železovih karboksilatov z uporabo rentgenske absorpcijske in Mössbauerjeve spektroskopije. Z natančnim študijem različnih stopenj sinteze, od raztopin do končnih kristaliničnih produktov, nam je uspelo dokazati, da prisotnost aprotičnega topila spremeni mehanizem nastanka spojin že v prvih stopnjah sinteze (t.j. tip in strukturo osnovnih gradnikov ter oksidacijsko stanje železa pri povišanih temperaturah). 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. Študija je bila objavljena v znanstveni reviji Angewandte Chemie International Edition (faktor vpliva 13,5).
COBISS.SI-ID: 36300805
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. V navedenem članku smo postavili model, s katerim lahko predvidimo potencial za shranjevanje toplote za številne znane in nove strukture mikroporoznih aluminofosfatov. Primerjalna termogravimetrična in kalorimetrična študija sorpcije vode v materiale z majhnimi porami SAPO-34, AlPO4-18 in APO-Tric je pokazala, 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. Nastanek klastrov omogočajo hitre in reverzibilne spremembe v koordinaciji ogrodnih Al 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
Pokazali smo, da z jedrsko magnetno resonanco lahko dobimo podrobne informacije o molekulah zdravilnih učinkovin, ki smo jih vgradili v mezoporozne materiale. Tako smo lahko zelo natančno določili povprečno število molekul zdravila v posamezni osnovni celici in ugotovili, da se v kanalih poroznih materialov te molekule med sabo povezujejo z vodikovimi vezmi, v kroglastih votlinah pa med molekulami povezav nismo zaznali. V obeh primerih so vgrajene molekule zdravilne učinkovine le šibko interagirale z ogrodjem. Z magnetno resonanco smo opazovali tudi dinamiko zdravilnih molekul. Tako podrobnih informacij o molekulah zdravil v dostavnih sistemih z drugimi tehnikami ni bilo moč dobiti.
COBISS.SI-ID: 4893978
V navedenem članku smo pokazali, da interakcije med molekulami in mezoporozno matriko pomembno vplivajo na transport molekul iz mezoporoznega materiala ali v mezoporozni material. Ker smo problem obravnavali dovolj splošno, ugotovitve veljajo za opis različnih primerov uporabe mezoporoznih materialov. Tako veljajo npr. za opis sproščanja zdravilnih molekul iz mezoporoznega nosilca, za opis katalitskega procesa, ki se odvija v mezoporah, in za opis transporta molekul pri ločevanju plinov z mezoporoznim sitom. Pravilnost razlage smo potrdili z meritvami profilov sproščanja modelne zdravilne učinkovine indometacina iz natančno pripravljenih mezoporoznih silikatnih nosilcev SBA-15 in MCM-41. Rečemo lahko, da interakcije med molekulami in ogrodjem spremenijo efektivno presek por, po katerih potujejo molekule. To vpliva na hitrost transporta, pa tudi na končno učinkovitost procesa (npr. na količino sproščene zdravilne učinkovine ali na izkoristek katalitskega procesa). Naše ugotovitve bi lahko pomembno vplivale na načrtovanje novih uporabnih sistemov na osnovi mezoporoznih ali makroporoznih materialov.
COBISS.SI-ID: 4837914