Novica

ARRS nagrada za publikacijo v 2021 - Odlični v znanosti

Ljubljana, 30. april 2020 - Lahkohlapne organske spojine (VOC - Volatile Organic Compounds), ki se večinoma izločajo v industrijskih procesih, v prometu ter iz potrošniških produktov, predstavljajo glavno skupino toksičnih in karcenogenih onesnažil v zraku. V dosežku se osredotočamo na danes hitro razvijajoče se raziskovalno področje za upravljanje VOCov z obdelavo industrijskega odpadnega zraka s katalizatorji. Posamezne kovinske (CuO in FeOx) in dvokovinske (CuFeOx) specije prehodnih kovin na različnih poroznih nosilcih so obetajoči cenovno ugodni katalizatorji za katalitsko oksidacijo VOC-ov v industrijskem odpadnem zraku v primerjavi s katalizatorji iz žlahtnih kovin, ki so trenutno v uporabi.

V objavi prvič poročamo, da je izboljšana katalitska oksidacija toluena kot modelnega VOCa posledica sinergijskega redoks učinka med CuO nanokristali in fino dispergiranimi Cu-okso-Fe skupki na mezoporoznem silikatnem nosilcu z definiranim Fe/Cu molskim razmerjem. Ta sinergijski učinek povečuje število in reaktivnost adsorbiranih elektrofilnih (O- in O2-) kot tudi nukleofilnih kisikovih specij (O2-) na kristalu CuO in na Cu-okso-Fe skupkih kot medfazni komponenti, kar zagotavlja do dvokratno izboljšanje katalitske aktivnosti za popolno oksidacijo toluena. Fe na silikatnem mezoporoznem nosilcu smo sintetizirali z direktno solvotermalno sintezo, ki ji je sledila impregnacija z Cu.

Sintetizirali smo okolju prijazen in stabilen dvokovinski katalizator na poroznem nosilcu za popolno oksidacijo VOCev v industrijskem odpadnem zraku in določili njegove lastnosti v odnosu struktura-lastnost-delovanje. Rezultati so pomemben prispevek k raziskovalnemu področju dvokovinskih katalizatorjev na poroznih nosilcih z sinergijskim učinkom. Takšni katalizatorji so uporabni tudi na drugih področjih kot na primer pri popolni oksidaciji organskih onesnažil v odpadni vodi, kakor tudi pri selektivni oksidaciji pretvorbe biomase v kemikalije in goriva.

Raziskovalci Odseka za anorgansko kemijo in tehnologijo (D09) Petar Djinović, Alenka Ristić, Tadej Žumbar, Nataša Zabukovec Logar in Nataša Novak Tušar so skupaj z soavtorji Odseka za katalizo in reakcijsko inženirstvo (D13), Odseka za kemijo materialov (D10) in soavtorico iz Bolgarije (Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry, Bulgarian Academy of science) rezultate raziskave objavili v reviji Applied Catalysis B Environmental (IF = 14.229).

Nataša Zabukovec Logar, soavtor in vodja Odseka za anorgansko kemijo in tehnologijo (D09) na Kemijskem inštitutu v Sloveniji je komentirala: 'Zelo me veseli, da smo uspeli pridobiti pomemben nov vpogled v delovanje zelo aktualnih dvokovinskih katalizatorjev na poroznih nosilcih, kar je odlična podlaga za razvoj boljših in učinkovitejših katalitskih materialov v prihodnosti.'

Gregor Anderluh, direktor Kemijskega inštituta je komentiral: 'Raziskovalno področje oblikovanja okolju prijaznih in stroškovno učinkovitih naprednih materialov za lahkohlapne organske spojine je vsekakor zelo pomembno. Zelo sem ponosen na dosežek naših raziskovalcev, saj ima velik potencial za zmanjšanje negativnih učinkov industrijskih zračnih emisij.'

Krijn de Jong, profesor anorganske kemije na Utrecht University na Nizozemskem je komentiral: 'Avtorji so uporabili izviren pristop proučevanja sinergije med nanodelci kovinskih oksidov na silikatnem nosilcu. Takšno proučevanje je v primerjavi s proučevanjem sinergije med kovinami na različnih nosilcih zelo redko. Raziskava profesorice Nataše Novak Tušar in sodelavcev vspodbuja nadaljne raziskave večkovinskih oksidov na nosilcih za aplikacije, kot je oksidacijska kataliza.'

Rafael Luque, profesor organske kemije na Cordoba University v Španiji je komentiral: 'To je koristen protokol, ki utira pot do oblikovanja okolju prijaznih in cenovno ugodnih naprednih funkcionalnih materialov tudi na industrijski skali.'

Christian Hulteberg, profesor kemijskega procesnega inženirstva na Lund University in direktor podjetja Hulteberg Chemistry and Engineering iz Švedske je komentiral: 'Iz objave je razvidno, da skupki Cu-Fe-oksidov znatno izboljšajo katalitsko aktivnost CuO nanokristalov na silikatnem nosilcu, ko gre za odstranjevanje lahkohlapnih organskih snovi aromatskega tipa. Na industrijski skali pa namesto silikatnih nosilcev bolj priporočam uporabo aluminatnih nosilcev.'

Nataša Novak Tušar, vodilna avtorica, je povedala: 'Navdušena sem nad komentarji. Prenos znanja o Cu in Fe funkcionalizaciji silikatnih nosilcev na aluminatne nosilce je namreč tema doktorske dizertacije soavtorja Tadeja Žumbarja.'

Povezava do objave

: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320301648

DJINOVIĆ, Petar, RISTIĆ, Alenka, ŽUMBAR, Tadej, DASIREDDY, Venkata D. B. C., RANGUS, Mojca, DRAŽIĆ, Goran, POPOVA, Margarita, LIKOZAR, Blaž, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, NOVAK TUŠAR, Nataša. Synergistic effect of CuO nanocrystals and Cu-oxo-Fe clusters on silica support in promotion of total catalytic oxidation of toluene as a model volatile organic air pollutant., APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL, 2020, 268, 1-10.

Za več informacij kontaktirajte: natasa.novak.tusar[at]ki.si