Od czasów rewolucji przemysłowej stężenie dwutlenku węgla (CO₂) w atmosferze nieprzerwanie rośnie, osiągając w ostatnich latach niebezpieczny poziom i przyczyniając się tym samym do zmian klimatu.

 Bezpośrednia konwersja CO₂ w cenne chemikalia oraz paliwa ma w tej sytuacji ogromne znaczenie z punktu widzenia ekologii i tzw. „zielonej chemii”. CO₂ jest gazem obojętnym co ogranicza możliwości jego transformacji, dlatego też niezwykle ważne jest opracowanie skutecznych metod umożliwiających jego konwersję przy niskim nakładzie energii. Dwutlenek węgla może być użyty jako surowiec m.in. w produkcji cyklicznych węglanów, węglanu dimetylu oraz metanolu (Rysunek). Wszystkie z tych substancji są substratami w przemyśle chemicznym lub farmaceutycznym.

 Na przykład, cykliczne węglany (OCs) stosuje się m.in. półprodukty do syntez, rozpuszczalniki polarne, elektrolity w akumulatorach litowo-jonowych, powłoki oraz dodatki do kosmetyków i detergentów. Związki te można otrzymać np. na drodze cykloaddycji CO₂ do epoksydów lub karboksylację dioli. Spośród tych metodologii cykloaddycja CO₂ do epoksydów jest najbardziej poznana i jest uważana za tzw. „zielony proces”. Jednakże epoksydy są bardzo reaktywne i większość z nich jest toksyczna. Alternatywną, bardziej przyjazną środowisku, metodą wytwarzania cyklicznych węglanów może jest karboksylacja dioli otrzymywanych np. z biomasy. Reakcja ta daje tylko OCs i H₂O.

 Katalizatorami cykloaddycji CO₂ do epoksydów są tlenki metali, zeolity, kompleksy metali przejściowych, czwartorzędowe sole amoniowe, ciecze jonowe oraz struktury metaloorganiczne (MOF). Ze względu na swoją krystaliczną naturę, możliwość dostosowania składu chemicznego, wyjątkowo dużą powierzchnię właściwą i regularną strukturę porów, materiały te łączą jedne z najlepszych cech katalizatorów homogenicznych i heterogenicznych.

 Głównym celem projektu jest opracowanie aktywnych i stabilnych MOF do przekształcania CO₂ w inne produkty, takie jak cykliczne węglany lub metanol. Zsyntetyzowane MOF będą dwufunkcyjne, tj. będą zawierać dwa typy miejsc aktywnych: kwasowe (do aktywacji epoksydu, diolu lub H₂) i zasadowe (do aktywacji CO₂).

Nasza praca dotycząca otrzymywania materiałów hybrydowych typu CeO₂-HKUST-1 oraz ich właściwości katalitycznych w reakcji utleniania CO została opublikowana w czasopismie Catalysts.

Dwa postery dotyczące otrzymywania i właściwości fizykochemicznych UiO-66(Ce) oraz kompozytów typu MOF/CNT zostały zaprezentowane przez mgr.inż. Macieja Róziewicza i mgr. inż Paulinę Jagódkę na I Konferencji Naukowej Forum Inżynierów Przyszłości (FIP-NOT), która odbyła się w dniach 23-24.10.2020 we Wrocławiu. W materiałach pokonferencyjnych wydanych przez Oficynę Wydawniczą Politechniki Wrocławskiej ukazały się nasze dwa artykuły:

 Jagódka, A. Łamacz „Synteza i charakterystyka kompozytu MOF/CNT”, Forum Inżynierów Przyszłości 2020, Wrocław, 51-64. (ISBN 978-83-7493-149-6)

Róziewicz, M. Stawowy, A. Łamacz „Wpływ parametrów syntezy na właściwości fizykochemiczne UiO-66(Ce)”, Forum Inżynierów Przyszłości 2020, Wrocław, 65-78. (ISBN 978-83-7493-149-6)

Pliki do pobrania

Na konferencji EuroMOF 2021, która odbywała się o-line w dniach 15-19.05.2021 zaprezentowaliśmy wyniki badań wstępnych nad szkieletami metaloorganicznymi do katalitycznej konwersji CO₂.

Natomiast w trakcie wiosennego e-zjazdu Sekcji Studenckiej Polskiego Towarzystwa Chemicznego (27-29.05.2021) mgr. inż Paulina Jagódka wygłosiła referat na temat swoich badań nad uzyskiwaniem modyfikowanych szkieletów metalo-organicznych o topologii MIL-100.

Pliki do pobrania

Za nami niezwykle intensywny czas na konferencji Fizykochemia Granicy Faz (FGF) w Lublinie (22-26.08.2021) gdzie mgr. inż Paulina Jagódka oraz mgr. inż Maciej Róziewicz wygłosili referaty, podczas których omówili dotychczasowe wyniki swoich badań nad MOF do konwersji CO₂. Z kolei na trzech posterach zaprezentowali rezultaty prac skoncentrowanych na uzyskaniu zdefektowanych MOF o topologii HKUST-1, MOF z linkerami porfirynowymi, oraz UiO-66 modyfikowanych dodatkiem miedzi.

Pliki do pobrania

Niedźwiedzie udały się na zimowy odpoczynek, ale my nie próżnujemy ;O) Zwłaszcza Paulina Jagódka, która na XIII Konferencji Naukowo-Technicznej w Ustroniu (23-26.11.2021) przedstawiła referat dotyczący kompozytów MOF z tlenkiem grafenu dla procesów adsorpcyjnych i katalitycznych w ochronie środowiska. Natomiast pod koniec stycznia wyniki swoich badań zaprezentowała w Poznaniu podczas Zjazdu Zimowego Sekcji Młodych Polskiego Towarzystwa Chemicznego.

Za nami niezwykle intensywny czerwiec. Najpierw, polecieliśmy do Bari, gdzie na konferencji Advanced Inorganic Materials: green and unconventional synthesis approaches and functional assessment (AIM) (23-24.06.2022) zaprezentowaliśmy dwa postery: jeden, pokazujący nasze najnowsze wyniki badań nad katalizatorami konwersji CO₂ do metanolu (praca mgr. inż. Macieja Róziewicza) oraz drugi, dotyczący bardziej przyjaznej środowisku metody syntezy MIL-100 i jego aktywności w reakcji otrzymywania cyklicznych weglanów (praca mgr. inż Pauliny Jagódki).

 Prosto z gorących Włoch udaliśmy się do równie gorącej Hiszpanii. W stolicy Aragonii, na 9th International Symposium on Carbon for Catalysis (CARBOCAT-9) zaprezentowaliśmy wyniki badań nad otrzymywaniem i możliwością zastosowania materiałów hybrydowych MOF z tlenkiem grafenu jako katalizatorów reakcji cykloaddycji CO₂ do epoksydów. Wietrzną Saragossę opuściliśmy z nowymi pomysłami i nowymi znajomościami J

Pliki do pobrania

Jesień minęła nam równie ciekawie i pracowicie co lato.

 We wrześniu gościliśmy na Akademii Górniczo Hutniczej w Krakowie gdzie na konferencji EFE 2022 - Energy Fuels Environment (20-23.09.2022) Maciej Róziewicz wygłosił referat pt. „Metal-organic frameworks for CO₂ hydrogenation to methanol”.

 Z kolei w październiku spędziliśmy kilka dni w Genui na 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials (HYMA 2022). W mieście narodzin Krzysztofa Kolumba wygłosiliśmy dwa referaty na temat otrzymywanych przez nas MOF w kontekście ich właściwości katalitycznych w reakcjach konwersji CO₂. Przedstawilismy również wyniki wstępnych syntez materiałów hybrydowych z wykorzystaniem nadkrytycznego CO₂.

Nasza publikacja na temat wpływu sposobu otrzymywania kompozytów HKUST-1 z tlenkiem grafenu na jego właściwości fizykochemiczne została opublikowana w Molecules.

I znów nadeszła wiosna… W dniach 22-24.03.2023 uczestniczyliśmy w 55. Ogólnopolskim Kolokwium Katalitycznym w Krakowie. Nasi doktoranci - Paulina Jagódka i Maciej Róziewicz, zaprezentowali tam wyniki swoich badań w formie prezentacji ustnych oraz posterów.

Paulina zaprezentowała dwie prace, które dotyczyły otrzymywania modyfikowanych struktur o topologii MIL-100 i PCN-222 oraz ich aktywności katalitycznej w reakcji konwersji CO₂ do tlenku propylenu (flash poster) oraz metanolu (poster).

Z kolei Maciej wygłosił referat na temat otrzymywanych przez siebie szkieletów metaloorganicznych o topologii UiO-66, MOF-808 i ZIF-8, które po wprowadzeniu fazy miedziowej wykazują właściwości katalityczne w reakcji uwodornienia CO₂ do metanolu.

Hola muchachos!

Wyniki naszych badań zostały zaprezentowane w gorącym Meksyku na The World Conference of Carbon 2023 (Cancun, 16-21.07.2023). Dr inż. Agata Łamacz wygłosiła referat prezentujący możliwość zastosowania kompozytów HKUST-1 z rGO modyfikowanych dodatkiem ceru jako katalizatorów cykloaddycji CO₂ do tlenku styrenu. Z kolei wyniki badań nad modyfikowanymi kompozytami ZIF-8 z nanomateriałami węglowymi do zastosowania w reakcji ewolucji tlenu (OER) zostały zaprezentowane w formie posteru. Badania przeprowadziliśmy we współpracy z dr. hab. Pawłem Stelmachowskim z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Pliki do pobrania

Na trzeciej naukowej konferencji tematycznej “Kataliza, teraźniejszość i przyszłość” organizowanej w Płocku przez ORLEN S.A. dr inż. Agata Łamacz wygłosiła wykład pt. “Katalizatory hybrydowe - materiały zaawansowane dla ochrony środowiska“, podczas którego zaprezentowała wyniki prac naszego zespołu w kontekście potencjału katalitycznego modyfikowanych MOF.

https://www.kataliza-orlen.com/app/event/show?hash=meetingsolution

Podsumowanie naszych badań nad katalizatorami na bazie MOF do uwodornienia CO₂ do metanolu zostało zaprezentowane na 56. Ogólnopolskim Kolokwium Katalitycznym, które odbyło się w dniach 20-22.03.2024 w Krakowie. Na konferencji przedstawiliśmy również wyniki badań wstępnych nad otrzymywaniem ZIF-8 templatowanego na nanosferach polistyrenowych i modyfikowanego tytanem. To efekt kilku miesięcy prac studentów z Koła Naukowego Gambrinus.

Pliki do pobrania