Zεολιτε. 2D zeolity. Proč jsou zeolity vyjimečné? R. Bulánek. aneb Nový rozměr zeolitové chemie. Jednotnépóry a kanály



Podobné dokumenty
Katalýza na nanostrukturách edí

Heterogenní katalýza

Příprava vrstev metodou sol-gel

Zasedání OR FCH 27. ledna 2016 zápis

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Univerzita Pardubice

Molekulární krystal vazebné poměry. Bohumil Kratochvíl

na stabilitu adsorbovaného komplexu

Nekovalentní interakce

Nekovalentní interakce

ÚLOHA ANORGANICKÝCH A ORGANICKÝCH LÁTEK PŘI SYNTÉZE ZEOLITŮ

Chemie životního prostředí III Pedosféra (04) Půdotvorné procesy - huminifikace

Elektrická dvojvrstva

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Chemie laboratorní technika. Mgr. Dana Kňapová

ORGANICKÁ CHEMIE úvod

Molekulová absorpční spektrometrie (Spektrometrie ve viditelné a UV oblasti)

Název: Vypracovala: Datum: Zuzana Lacková

Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

STUDIUM POVRCHOVÉ MODIFIKACE STŘÍBRNÝCH NANOČÁSTIC A JEJICH MOŽNÉ VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII

J., HÁJEK B., VOTINSKÝ J.

L A S E R. Krize klasické fyziky na přelomu 19. a 20. století, vznik kvantových představ o interakci optického záření s látkami.

Nanosystémy v katalýze

Struktura atomů a molekul

1. ÚVOD, VODA. Úvod. terminologie potrava poživatiny potraviny pochutiny lahůdky nápoje

TECHNICKÝ MANUÁL JAPONSKÉ STĚNY

FASÁDY. Investice do budoucnosti

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

MEMBRÁNY AMPEROMETRICKÝCH SENSORŮ

Supramolecular chemistry... Intermolecular interactions. Supramolecular chemistry is about design. Therefore people are important!

Acta Universitatis Palackianae Olomucensis. Facultas Rerum Naturalium. Mathematica-Physica-Chemica

INTERAKCE MODIFIKOVANÝCH ZLATÝCH NANOČÁSTIC S NUKLEOTIDY. Pavel Řezanka, Kamil Záruba, Vladimír Král

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

ZVYŠOVÁNÍ ODOLNOSTI PROTI NÁHLÝM ZMĚNÁM TEPLOTY U NÍZKOCEMENTOVÝCH ŽÁROBETONŮ

Problémy u kapalinové chromatografie

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Zpracování průsakových vod z popílkoviště pomocí reverzní osmózy

Shrnovací dveře. SNADNÁ MONTÁŽ ZÁRUKA AŽ 5 LET PŘÍZNIVÁ CENA

VYUŽITÍ TEPELNÉHO ZMLŽOVAČE V AAS

Autor: Rajsik Téma: Názvosloví anorganických sloučenin Ročník: 1. NÁZVOSLOVÍ Anorganických sloučenin

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie


Využití hydrokrakování rostlinných olej pro výrobu komponenty do motorové nafty

Prohnutý monitor Samsung nadchne uživatele pro hru i pro práci

Umělá fotosyntéza. Michael Hagelberg. Tomáš Polívka, Ústav fyzikální biologie

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Soli. ph roztoků solí - hydrolýza

NANOSTRUKTURY NA BÁZI UHLÍKU A POLYMERU PRO VYUŽITÍ V BIOELEKTRONICE A V MEDICÍNE

Konstrukce nábytku. 1. část: Základní konstrukce. - konstrukční vazby lepené -


Příloha 5. Pracovní list z chemie. Úkol č. 1: Důkaz thiokyanatanových iontů ve slinách

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ustav analytické chemie, Technická 5, Praha 6

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

MUZEA V PŘÍRODĚ A LIDOVÁ ARCHITEKTURA STŘEDOČESKÉHO KRAJE

STUDIUM AGREGAČNÍHO CHOVÁNÍ HUMINOVÝCH KYSELIN V PROSTŘEDÍ CIZORODÝCH LÁTEK

Základní pravidla použití logotypu ČPV ČESKÝ PARALYMPIJSKÝ VÝBOR

Mezimolekulové interakce

Nezáměrně produkované nanočástice v pracovním prostředí.


cookingagent Strana 2 3 Výsuv 15 cm Strana 2 5 Výsuv 30 cm Strana 2 9 Výsuvné police cleaningagent

Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace Doc. Ing. Karel Ciahotný, CSc.

Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)

Metodický list - Coach

Infračervená spektroskopie

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA PŘI SEPARACI PLYNŮ A PAR

INFO 6/

Radiobiologický účinek záření. Helena Uhrová

Změny délky s teplotou

Osnova. Ochrana životního prostředí a její nástroje, role práva. Principy práva životního prostředí. Východiska. Východiska. Globální změny klimatu

Typy chemických reakcí

Tematické okruhy pro státní závěrečné zkoušky v navazujícím magisterském studiu na Fakultě chemicko-inženýrské v akademickém roce 2015/2016

BIOKATALYZÁTORY I. ENZYMY

(a) (a) de hydratovan ze olitu (b) silikage l. Aktivní uhlí. (c)

Praktické důsledky legislativní úpravy daně z příjmů právnických osob NNO

Demonstrační experiment pro výuku využívající Crookesův radiometr

PLOCHA POTENCIÁLNÍ ENERGIE

Atomová absorpční spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) r Wolaston pozoroval absorpční čáry ve slunečním spektru

MARS - modular advanced rheometer system. MARS modulární reometr

Potenciometrie. Obr.1 Schema základního uspořádání elektrochemické cely pro potenciometrická měření

TECHNOLOGIE SKLA. Lubomír Němec

3. Stavba hmoty Nadmolekulární uspořádání

Kontaktní rohože. sensing the future. Bezpečnostní elektrický spínač pro aktivaci/deaktivaci strojů a automatických dveří

PRVKY 17. (VII. A) SKUPINY

Dvourozměrná NMR spektroskopie metody

NÁVOD K POUŽITÍ HOŘČÍK 600 A KATALOGOVÉ ČÍSLO 104

Struktura. Velikost ionexových perliček Katex. Iontová výměna. Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů. Katex (cation exchanger) Měnič kationtů

Disperzní soustavy a jejich vlastnosti

Mezimolekulové interakce

KOMBINACE CHROMATOGRAFICKÝCH A SPEKTRÁLNÍCH METOD

PRŮZKUM KABELOVÝCH KANÁLKŮ ZA POUŽITÍ GEORADARU

ZAKLADY FYZIKALNI CHEMIE HORENí, VÝBUCHU A HAŠENí

Voltametrie (laboratorní úloha)

Tenké vrstvy GaN dopované přechodnými kovy

MOŽNOSTI POUŽITÍ ODKYSELOVACÍCH HMOT PŘI ÚPRAVĚ VODY

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

Sorpční vývěvy. 1. Vývěvy využívající fyzikální adsorpce (kryogenní vývěvy)

3.01 Adsorpce na aktivním uhlí co dokáže uhlí(k). Projekt Trojlístek

Od polarografie k elektrochemii na rozhraní dvou kapalin

Transkript:

2D zeolity Zεολιτε aneb Nový rozměr zeolitové chemie R. Bulánek Proč jsou zeolity vyjimečné? Jednotnépóry a kanály Tvarová selektivita a molekuvě sítový efekt Silněkyselácentra Iontově výměnná schopnost Termálněstabilnínad 600 C Ekogicky nezávadné, chemicky odolné prací prášky prací prášky Molekulárně sítový efekt CO 2 prací prášky Molekulárně sítový efekt prací prášky Molekulárně sítový efekt trimethyl pyridin 12 MR 7.4 Å 1

Autogenous pressure prací prášky Molekulárně sítový efekt Jak zpracovat objemnější molekuly? Templát volné kanály 12 MR 7.4 Å těžší ropné frakce biomasa syntéza zeolitů s většími póry Kalcinace >500 C Jak vyrobit širokoporézní zeolity? Jak vyrobit širokoporézní zeolity? Objemnější templát = širší pór Objemnější templát X= širší pór Jak vyrobit širokoporézní zeolity? Jak vyrobit širokoporézní zeolity? Objemnější templát X= širší pór 14MR 8 Å X Objemnější templát = širší pór VPI-5 (VFI) (H 2 O) 42 [Al 18 P 18 O 72 ] 12Å 18MR CIT-5 (CFI) Methylsparteinium N CH 3 N + Wagner, P., Yoshikawa, M., Loval, M., Tsuji, K., Tsapatsis, M. and Davis, M.E.: Chem. Commun.,, 2179-2180 (1997) Davis, M.E., Saldarriaga, C., Montes, C., Garces, J. and Crowder, C.: Nature, 331, 698-699 (1988) 2

prací prášky MOF-5 ZIF-100 Objev mesoporézních silik (Mobil 1989) C 16 H 33 (CH 3 ) 3 N-OH (C 16 TMA OH) MCM-41 micela CoAlPO-11 Kresge CT, Leonowicz ME, Roth WJ, Vartuli JC, Beck JS: NATURE 359 (6397) 710-712 (1992) 10690 citací Objev mesoporézních silik (Mobil 1989) Objev mesoporézních silik (Mobil 1989) C 16 H 33 (CH 3 ) 3 N-OH (C 16 TMA OH) micela 20 100 Å růst koncentrace templátu velký specifický povrch (~1000 m 2 /g) amorfní(ne zeolitická) stěna kanálu úzká distribuce pórů slabě kyselá povaha materiálu častěji silika nežalumosilikát (možné i jiné kombinace) Kresge CT, Leonowicz ME, Roth WJ, Vartuli JC, Beck JS: NATURE 359 (6397) 710-712 (1992) 10690 citací Kresge CT, Leonowicz ME, Roth WJ, Vartuli JC, Beck JS: NATURE 359 (6397) 710-712 (1992) 10690 citací zahřátí -H 2 O Leonowicz, M.E., Lawton, J.A., Lawton, S.L. and Rubin, M.K.: Science, 264, 1910-1913 (1994) Leonowicz, M.E., Lawton, J.A., Lawton, S.L. and Rubin, M.K.: Science, 264, 1910-1913 (1994) 3

MWW 3D zeolit zahřátí - H2O MCM-22-P Leonowicz, M.E., Lawton, J.A., Lawton, S.L. and Rubin, M.K.: Science, 264, 1910-1913 (1994) Přehled zatím známých 2D struktur MCM-56 MCM-36 Výhody lamelárních forem zeolitů aktivní centra přístupná i pro objemné molekuly MCM-22 MCM-22-P MCM-22 MWW lamela (2.7 nm) 2D prekurzor 10MR 4.1 x 5.1 Å MCM-56 MCM-36 pohárek 7.1 x 9Å 11 zeolitových struktur Výhody lamelárních forem zeolitů Výhody lamelárních forem zeolitů aktivní centra přístupná i pro objemné molekuly potlačení deaktivace katalyzátoru nastavitelná vzdálenost aktivní centra přístupná i pro objemné molekuly 2D 3D Acetylizace 2-acetonaftalenu pomocí propylenglykolu potlačení deaktivace katalyzátoru vznik center nového typu zcela jiná reaktivita Výtěžek: ITQ-2 (63%) > MWW (20%) > BEA (5%) 4

Výhody lamelárních forem zeolitů aktivnícentra přístupnái pro objemné molekuly reakční zóna koncentrační profil Výhody lamelárních forem zeolitů aktivnícentra přístupnái pro objemné molekuly Adsorpce 2,2-dimetylbutanu potlačenídeaktivace katalyzátoru potlačenídeaktivace katalyzátoru vznik center nového typu zcela jiná reaktivita vznik center nového typu zcela jiná reaktivita 3D 2D potlačení difuzních limitací nereaktivní zóna potlačení difuzních limitací oblast rychlé adsorpce Pilířovaný zeolit Vrstevnatý prekurzor Vrstevnatý prekurzor Delaminovaný zeolit IEZ vrstevnatý expandovaný zeolit Pilířovaný zeolit Pilířovaný zeolit Vrstevnatý prekurzor LEGO CHEMISTRY Vrstevnatý prekurzor LEGO CHEMISTRY 2D zeolites = Infiniossibilities for inter layer distances, orientation, connectivity, functionalization Delaminovaný zeolit W. Roth záhřev? 2D zeolites = Infiniossibilities for inter layer distances, orientation, connectivity, functionalization Delaminovaný zeolit W. Roth IEZ vrstevnatý expandovaný zeolit 3D zeolit IEZ vrstevnatý expandovaný zeolit 5

IPC Institute of Physical Chemistry IPC-1P hydrolyzed UTL UTL IPC-1 hydrolyzed calcined UTL [Ge 13.8 Si 62.2 O 152 ] IPC-1SW swollen material Paillaud, J.-L., Harbuzaru, B., Patarin, J. and Bats, N.: IPC-2 stabilized material Science, 304, 990-992 (2004) Ge B 14MR 7.1 Å 9.5Å As-synthesized Calcined Delaminated Roth, W. J.; Shvets, O. V.; Shamzhy, M.; Chlubna, P.; Kubu, M.; Nachtigall, P.; Čejka, J.: J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6130 SDA Diquat (C 22-6-6 ) - C 22 H 45 -N(CH 3 ) 2 -C 6 H 12 -N(CH 3 ) 2 C 6 H 13 3D 2D - lamelarní MWW 2D - pilířované Project EXCELLENCE InDeNAC Intelligent Design of Nanoporous Adsorbents and Catalysts Project EXCELLENCE InDeNAC Intelligent Design of Nanoporous Adsorbents and Catalysts 2D zeolity 2D zeolity 2012-2018 2012-2018 www.zeolites.cz 6

Project EXCELLENCE InDeNAC Cíle projektu Syntéza nových 2D zeolitů, nalezení nových metod cílené přípravy. Intelligent Design of Nanoporous Adsorbents and Catalysts 2D zeolity katalýza adsorpce Pochopení vztahu syntéza-struktura-vlastnosti. syntéza Zhodnocení adsorpčních vlastností nově připravených materiálů. výpočtové metody QCh výpočty Zhodnocení přínosu 2D zeolitů ke katalytickému zpracování lignoceluosové biomasy a pod. Vývoj metodogie teoretického popisu 2D zeolitů a interakce jednotlivých lamel. Vytvoření představy o struktuře povrchu lamel na atomární úrovni. 2012-2018 www.zeolites.cz Teorie vs. Experiment M M Al Al Si Si O Teorie vs. Experiment O Teorie vs. Experiment 7

testovací molekula IČ spektroskopie specifická adsorpce či reaktivita vlastnosti citlivé na koordinaci snadná sledovatelnost DR UV-vis spektroskopie Teptně programované techniky katalýza karimetrie volumetrie Charakterizace adsorpčních center adsorpční centrum Děkuji za pozornost vibrace testovací molekula volumetrická aparatura + karimetr Charakterizace adsorpčních center Charakterizace adsorpčních center volumetrická aparatura + karimetr vakuová aparatura adsorpční centrum FTIR adsorpční centrum vibrace testovací molekula vibrace testovací molekula FTIR vakuová aparatura volumetrická aparatura + karimetr 8

Charakterizace adsorpčních center testovacímolekula vibrace Adsorpce CO velice citlivé k povaze adsorpčního centra a jeho okolí (ν, H ads ) adsorpčnícentrum FTIR adsorpční izoterma kvantita vakuováaparatura typ adsorpčního centra koordinace v povrchu kální sžení povrchu karimetrickákřivka distribuce interakčních energií volumetrická aparatura + karimetr IČspektra rozlišenírůzných adsorpčních komplexů, odhad int. energií(vtir),... Adsorpce CO velice citlivé k povaze adsorpčního centra a jeho okolí (ν, H ads ) typ adsorpčního centra koordinace v povrchu kální sžení povrchu shora Adsorpce CO velice citlivé k povaze adsorpčního centra a jeho okolí (ν, H ads ) typ adsorpčního centra koordinace v povrchu kální sžení povrchu vliv stísněného prostoru póru (efekty ze shora) interakce s kyslíky protější stěny spodu spodu stísněný prostor strukturního póru stísněný prostor strukturního póru shora Adsorpce CO velice citlivé k povaze adsorpčního centra a jeho okolí (ν, H ads ) shora Adsorpce CO spodu stísněný prostor strukturního póru můstkový komplex typ adsorpčního centra koordinace v povrchu kální sžení povrchu vliv stísněného prostoru póru (efekty ze shora) interakce s kyslíky protější stěny interakce s druhým kationtem Nachtigalva etal. PCCP, 2006, 4849 spodu stísněný prostor strukturního póru můstkový komplex velikost kationtu vliv efektů ze shora vliv efektů ze spodu Nachtigalva etal. PCCP, 2006, 4849 9

CO/M + -FER Li-FER Na-FER K-FER 2200 2175 2150 2125 2100 Wavenumber (cm -1 ) CO/M + -FER CO/M + -FER Li-FER Li-FER 0,8 2148 Na-FER K-FER 10 CO frequency change due to the interaction with second cation Li Na 10.0 K 0.0 9 8 7 6 5-10.0-20.0 Frequency [cm-1] 10 Energy stabilization due to the second cation 25.0 Li Na K 15.0 5.0 9 8 7 6 5-5.0 Energy [kj/mol] Na-FER K-FER Q diff (kj/mol) 40 35 30 25 5.3 kj/mol K-FER-8.6 K-FER-27.5 Absorbance 0,6 2163 0,4 Si:Al = 27.5 0,2 Si:Al = 8.6 2200 2175 2150 2125 2100 Metal-Metal distance [A] -30.0 Metal-Metal distance [A] -15.0 20 2200 2175 2150 2125 2100 0,0 2180 2160 2140 2120 2100 Wavenumber (cm -1 ) Wavenumber (cm -1 ) 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 θ ( ) Wavenumber / cm -1 CO/M + -FER Li-FER Na-FER K-FER 2200 2175 2150 2125 2100 Wavenumber (cm -1 ) Dual sites character: 1. Cations at right distance from each other cation Li + Na + K + distance/a 5.5 6.5-7 7.5-8 2. The population of dual sites depends on: cation size Si/Al ratio zeolite topogy 3. Stability of bridged complexishigher than stability of single complex about 3-5 kj/mol 4. Bridged complexes exist also for other zeolites and combination of cations (het. dual sites) Děkuji za pozornost 10