Recikliranje žlahtnih kovin, na primer platine, je ključnega vidika za trajnostno moderno industrijo in energetiko. Žal se zaradi odpornosti proti koroziji tehnike za izluževanje platine zanašajo na uporabo velikih količin reagentov in nevarne postopke, denimo z vrelo zlatotopko: mešanico kocentriranih dušikove in klorovodikove kisline. Pokazali smo, da lahko z undicrano spremembo površinskega potenciala dosežemo popolno topnost kovinske platine v postopku brez elektrod, ki izmenično uporablja plinaste oksidante in reducente. Ta koncept za recikliranje platine izkorišča mehanizem prehodne topnosti, ki ga sproži ponavljajoče spreminjanje oksidacijskega stanja na površju platine, ne da bi uporabljali zunanji električni tok ali elektrode. Velika prednost tega pristopa je učinkovitost pri sobni temperaturi z uporabo nestrupenih kislin nizkih koncentracij. To bo omogočilo trajnostni rešitev problema recikliranja industrijskih katalizatorjev.
COBISS.SI-ID: 6027290
Nadgradnja utekočinjene lignocelulozne biomase je bila preučevana pri 300 °C, tlaku 8 MPa v reaktorju z goščo z uporabo molibdenovih (disulfid, dioksid, karbid) in volframovih (disulfid) katalizatorjev brez nosilca. Novi nanostrukturirani MoS2 katalizatorji v obliki ježkov in inorganski MoS2 fulereni povezani z ogljikom so bili sintetizirani in testirani, med tem ko je bil vpliv izbora kovine in substituent določen z uporabo tržno dostopnih MoS2, MoO2, Mo2C in WS2 katalizatorjev brez nosilca. Katalizatorji so bili strukturno okarakterizirani z uporabo elektronske mikroskopije (SEM, HR-TEM), energijsko-disperzijske spektroskopije (EDX), Ramanske spektroskopije in rentgenske praškovne difrakcije (XRD). Kinetika hidrodeoksigenacije (HDO), dekarbonilacije, dekarboksilacije in hidrokrekinga depolimerizirane celuloze, hemiceluloze in lignina je bila določena glede na pretvorbo njihovih funkcionalnih skupin v tekoči fazi in odgovarjajočimi plinskimi produkti z uporabo inovativnega kinetičnega modela združkov. Najvišjo HDO selektivnost je izkazal MoS2 material, pri čemer je morfologija odločno vplivala na aktivnost. Visoka aktivnost se je odražala v masni bilanci in porazdelitvi faz produkta, in sicer višjem dobitku oljne faze z zgornjo kalorično vrednostjo 38 MJ kg−1 ter vsebnostjo kemijsko vezanega kisika pod 8.5 ut%.
COBISS.SI-ID: 5537562
Izvedli smo post-Hartree-Fock in DFT (teorija gostotnega funkcionala) izračune, da smo ocenili termodinamiko in osvetlili reakcijski mehanizem za nastanek metanola iz CO2 na realističnem spinelnem katalizatorju iz treh kovin. S koprecipitacijo smo sintetizirali katalizator Cu/ZnO/Al2O4, ki je podoben komercialnemu, in karakterizirali aktivna mesta za modeliranje. Uporabili smo rentgensko difrakcijo (XRD), Brunauer-Emmett-Tellerjevo meritev površine (BET), vrstično in presevno elektronsko mikroskopijo (SEM in TEM) ter EDS. Izračunali smo še Gibbsovo prosto energijo, entalpijo, entropijo in konstante ravnotežja za sintezo metanola in konkurenčno obratno reakcijo vodnega plina pri temperaturah 25, 150, 200, 250 in 300 °C in tlakih 1, 20, 40, 60 in 100 bar z ab initio metodo CCSD(T)/aug-cc-pVQZ. Kinetiko in mehanizem smo študirali na shemi z vsemi intermediati, kjer smo izračunali energije adsorpcije in desorpcije, geometrije, aktivacijske energije in hitrosti reakcij z DFT. Rezultati neizpodbitno dokazujejo, da je formatna pot prevladujoča, ker ima nižje aktivacijske energije, zato se metanol tvori prek HCOO, H2COO, H2COOH, CH2O in CH3O.
COBISS.SI-ID: 6096410
Raziskovanje solvolize lesa, celuloze, hemiceluloze in lignina v glicerolu je potekala v prisotnosti homogenega katalizatorja v obliki imidazolijevih ionskih tekočin (IL), kjer je bil določan vpliv tipa IL, čas reakcije, temperature in snovnega transporta na hitrost utekočinjanja. Izbira aniona (acetat, hidrogen sulfat, kompleks klorida/kovinskega halida) in kationa (butil, metil ali alilno funkcionaliziran imidazol) pomembno vpliva na konverzijo, ki je znašala 64,4 ut% za utekočinjanje bukovega lesa pri 150 °C (in 91,5 ut% pri 200 °C) v času 60 min. Na podlagi spremljanja mase trdnih delcev in njihove specifične površine (metoda BET) v funkciji časa in temperature, je bil razvit inovativen kinetični model za solvolizo biomase in njenih komponent, kjer predstavlja reaktivna površina ključen parameter, ki narekuje hitrost reakcije trdno–tekoče. Kinetični model prav tako upošteva različno depolimerizacijsko reaktivnost glavnih treh sestavin lesa. Utekočinjena biomasa je bila v naslednjem koraku hidrodeoksigenirana pri temperaturah 225–275 °C in v prisotnosti komercialno dostopnih NiMo/Al2O3 katalizatorjev v sulfidni obliki. Hitrosti in selektivnosti hidrogenolize, dekarbonilacije, dekarboksilacije, hidrogenacije in (hidro)krekinga so bile spremljane z uporabo obstoječega kinetičnega modela na osnovi FTIR analize. Vsebnost kisika v oljni fazi je znašala pod 1,7 ut%.
COBISS.SI-ID: 37882629
Vodik, ki bo pomemben energent v prihodnosti, ne onesnažuje in ima visoko vsebnost energije. Nastane kot neposredni produkt reakcije vodnega plina (WGS), ki se dogaja pri različnih postopkih za proizvodnjo vodika, amonijaka, metanola in različnih ogljikovodikov, hkrati pa je stranska reakcija pri parnem reformingu ogljikovodikov in pri Fisher-Tropschovi sintezi. Ker gre za ravnotežno reakcijo, jo lahko pomaknemo v smer produktov z odstranjevanjem produktov iz reakcijske zmesi. Pokazali smo, kako ogljikov dioksid odstranimo s kemisorpcijo na delce CaO. V prvem delu smo pridobili reakcijsko kinetiko za WGS na industrijskem železo-kromovem katalizatorju v reaktorju s strnjenim slojem. V drugem delu smo študiralo kinetiko kemisorpcije CO2 na delce sorbenta CaO, skupaj z reakcijo WGS. Uporabili smo modificiran dinamični shrinking-core model, da smo opisali reakcijo karbonacije, s čimer smo zajeli neidealno krčenje jedra. Z vpeljavo koeficienta, ki povezuje efektivno difuzijo s konverzijo sorbenta je model zelo dobro opisal pridobljene eksperimentalne podatke. Pomembne podatke o procesu sorpcije smo dobili iz koncentracijskih profilov za udeležene zvrsti (CO, H2O, CO2, H2) v prostoru in času ter iz konverzije delcev sorbenta in radialnih dimenzij. Model smo uporabili za simulacijo cikličnega delovanja reaktorja z WGS. Pomembnost modela je zlasti natančna ponovljivost eksperimentalnih podatkov in njegova uporabnost na področju tehnologij za izboljšanje sorpcije, ki so v industriji čedalje pomembnejše.
COBISS.SI-ID: 5942298