|
|
Theoretical investigation of 27Al chemical shifts dependence on water amount and temperature in zeolite MFI
Willimetz, Daniel ; Grajciar, Lukáš (vedoucí práce) ; Blahut, Jan (oponent)
Název: Teoretické studium závislosti 27 Al chemických posunů na množství vody v kanálech a na teplotě v zeolitu MFI Abstrakt: Tato bakalářská práce zkoumá 27 Al NMR spektra v zeolitu MFI a zkoumá vliv několika faktorů na chemické stínění, včetně obsahu vody, teploty a relativních poloh hliníkových párů. Hodnoceny jsou různé metody výpočtu chemického posunu založené na strojovém učení. Molekulové dynamické simulace s využitím neuronových sítí jsou použity k simulaci experimentálních podmínek. Neuronové sítě nabízejí vysokou účinnost výpočtu energie s významným zrychlením, asi 1000krát rychlejší než teorie funkcionálu hustoty, při zachování vysoké úrovně přesnosti. Tato studie je první, která zkoumá 27 Al NMR za operando podmínek, s důrazem na experimentálně relevantní množství vody. Klíčová slova: 27 Al NMR, strojové učení, zeolity, MFI, operando podmínky, potenciály založené na neuronových sítích
|
|
|
The role of boron oxide in oxidative dehydrogenation of hydrocarbons
Stoklasa, Jan ; Rubeš, Miroslav (vedoucí práce) ; Grajciar, Lukáš (oponent)
Hexagonalní nitrid boru se jeví jako vhodný katalýzator pro oxidativní dehýdrogenaci uhlovodíku. Svou výsokou selektivitou vuci alkenum a nízkou merou produkce oxidu uhelnateho a uhliciteho se tento katalýzator jeví jako idealní kandidat pro tento proces. Z reserse literaturý plýne, ze radikalový mechanismus se jeví jako pravdepodobný, jelikoz je pozorovana zavislosti na tvaru a katalýtickem objemu reaktoru. Presný mechanismus není znam a obsahem teto prace je popsaní pocatecních kroku reakce a zkoumaní spatne definovaných castic oxidu boriteho (BOx). Býlo zjisteno, ze pri reakci modelu povrchu katalýzatoru s radikalem O2H jsou pozorovaný dva týpý - disperzní a kovalentne vazane. Sledovaním interakcních energií výplýnulo v zjistení, ze oba týpý jsou si energetický velice blízke s nízkou barierou pro prechod mezi nimi. Pri interakce povrchu s propýl radikalem býlý pozorovaný jen disperzne vazane komplexý.
|
|
|
The role of topology and chemical composition of zeolites on their biomedical characteristics
Nováková, Denisa ; Grajciar, Lukáš (vedoucí práce) ; Rubeš, Miroslav (oponent)
7 Abstrakt Zeolity jsou tradičně používané materiály v petrochemickém a chemickém průmyslu, které v poslední době přitahují zájem kvůli jejich možnému využití v biomedicíně jako nosiče léčiv a genů, materiály v kostním inženýrství nebo jako adsorbenty pro detoxifikaci lidského organismu. Zeolity nabízí možné řešení při odstraňovaní uremických toxinů vážících se na proteiny, jako je p-kresol, které jsou neodstranitelné během klasické hemodialýzy. Tato bakalářská práce se zaměřuje na analýzu pohybu vody v zeolitu s mřížkovou topologií CAN za použití simulací molekulární dynamiky s potenciály neuronových sítí. Získaná data jsou použita k výpočtu difúzních koeficientů a analýze efektu množství vody, hliníku a distribuce atomů hliníku na difúzi vody a stupeň deprotonizace Brønstedovských kyselých míst (BASs). Navíc, řádně testované vodou naplněné CAN modely jsou použity k zhodnocení interakce mezi mřížkou zeolitu a molekulami vody a p-kresolu v souvislosti s potenciální aplikací zeolitů v dialýze. Klíčová slova zeolity, strojové učení, biomedicína, p-kresol, CAN
|
|
|
Theoretical Investigation of the Zeolite Hydrolysis under Realistic Conditions
Jin, Mengting ; Grajciar, Lukáš (vedoucí práce) ; Chizallet, Céline (oponent) ; Piskorz, Witold (oponent)
Zeolity jsou jedním z nejpoužívanějších a průmyslově nejdůležitějších materiálů. Používají se v různých komerčních aplikacích, zejména v heterogenní katalýze, adsorpčních/separačních aplikacích a jako iontoměniče. Zeolity jsou stabilní při vystaveníkapalné vodě nebo vodní páře za běžných podmínek a vykazují vysokou tepelnou stabilitu. Zeolity však mohou být za určitých podmínek částečně nebo dokonce zcela hydrolyzovány. Tato hydrolytická nestabilita zeolitů může být považována v některých aplikacích za zásadníproblém, zatímco v jiných aplikacích za užitečný prostředek pro optimalizaci vlastností katalyzátoru. Důkladné studie hydrolytických mechanismů za realistických podmínek (vysoké nasycení zeolitů vodou, alkalické pH, vysoké koncentrace heteroatomů, atd.) a za použití realistických modelů (dynamické simulace s přesností ab initio metod) však většinou chybí. Tato disertační práce využívá ab initio výpočty k systematickému studiu mechanismu hydrolýzy zeolitů za reálných podmínek, včetně: (1) mechanismu hydrolýzy germanosilikátového zeolitu UTL, (2) hydrolýzy křemičitého zeolitu CHA za alkalických podmínek a (3) identifikace povahy oktaedrálně koordinovaného typu hliníku spojeného se zeolitickou mříží, Al(Oh), v aluminosilikátovém zeolitu CHA v přítomnosti vody v zeolitické mříži. Hlavní výsledky...
|
|
|
Theoretical Investigation of Low-dimensional Magnetic Materials
Li, Shuo ; Grajciar, Lukáš (vedoucí práce) ; Frauenheim, Thomas (oponent) ; Jelínek, Pavel (oponent)
Nízkorozměrné struktury, jako například grafen, dvourozměrné chalkogenidy tranzitních kovů či jednorozměrná vlákna chalkogenidů, jsou atraktivní pro jejich potenciální aplikace ve spintronice a valleytronice a to právě kvůli vlastnostem vyplývajícím z nízkorozměrné struktury. Novékoncepce v elektronice a spintronice se opírají o využití jednorozměrných (1D) a dvourozměrných (2D) struktur. Většina 1D a 2D struktur není magnetická, což představuje významnou překážku k přímočarým aplikacím ve spintronice. Je proto pochopitelné, že objevování nových nízkorozměrných magnetických struktur je velkou výzvou současné materiální chemie a fyziky. Velkou výzvou je rovněž valleytronika, která přináší nové možnosti ukládáníinformací. Předmětem předkládané práce je teoretické studium magnetických a elektronických vlastnostínízkodimenzionálních struktur. Geometrické, elektronickéa magnetickévlastnosti několika tříd 2D a 1D materiálů byly zkoumány pomocímetod funkcionálu hustoty (DFT). V práci je popsána řada nových materiálů s širokou škálou magnetických vlastností a ukazuje na možné způsoby jejich budoucího využití. Mez popisované materiály patří 2D MXeny, 1D nanovlákna tetrasulfidu vanadu a 2D nesymetricky substituované(Janus) dichalkogenidy, které všechny vykazují parametry požadované k aplikacím ve...
|
|
|
Teoretické studium kyselých zeolitů
Grajciar, Lukáš
Byla provedena studie kyselých zeolitů H-FER s Si:Al poměrem 71, 35 a 8 pomocí periodického DFT modelu, klastrového modelu a také pomocí CCSD(T) metody. Výpočetní studie zeolitu H-FER ve vysokosilikátové formě (Si:Al=71) společně s výzkumem interakce CO a N2 (testovacích molekul) s H- FER byly doplněny experimentálními daty pořízenými infračervenou spektroskopií při různé teplotě (VTR). U vzorků H-FER s různým poměrem Si:Al byla popsaná struktura, umístění a relativní stabilita jejich kyselých Brønstedových skupin. Bylo zjištěno, že relativní stabilita jednotlivých vazebných míst je závislá na poměru Si:Al, který je také hlavním faktorem určujícím relativní koncentraci kyselých Brønstedových vazebných míst s různými typy lokální konfigurace. Počet AlO4 tetraedrů sdílejících kyslíkový atom s SiO4 tetraedrem obsahujícím kyselé Brønstedové vazebné místo určuje Si-O(H)-Al úhel, O-H stretch frekvenci a deprotonizační energii (a z ní vyplývající kyselost). Bylo navíc zjištěno, že teoretické výsledky vztahující se k CO a N2 interakci s H-FER zeolitem jsou v dobré shodě s experimentálními VTIR daty. Bylo popsáno několik typů vodíkově vázaných komplexů OH...CO a OH...N2 vznikajících na základě interakce mezi absorbovanými molekulami a kyselými Brønstedovými OH skupinami zeolitu. Ze studie vyplývá, že CO a...
|
|
|
Theoretical Study of Influence of Silanol Nest Defects on Hydrolysis of Zeolite Chabazite
Vacek, Jaroslav ; Grajciar, Lukáš (vedoucí práce) ; Fišer, Jiří (oponent)
Tato práce je soustředěna na výzkum vlivu defektu silanolového hnízda na hydrolýzu zeolitů v přítomnosti horké vodní páry. Motivací této studie jsou nedávné experimentální práce, které ukazují, že přítomnost silanolového hnízda usnadňuje a urychluje hydrolýzu zeolitů. Přítomnost horké vodní páry simuluje podmínky podobné těm, které doprovází některé významné průmyslové procesy. Výzkum samotný byl proveden s využitím výpočtů pomocí teorie funkcionálu hustoty. K určení vlivu silanolového hnízda na hydrolýzu Chabazitu byly použity dva modely, nedefektní model s ideální jednotkovou celou a defektní model obsahující silanolové hnízdo. Oba modely byly periodické modely čistě křemičitého Chabazitu s 36, respektive 35 Si tetraedry. Na obou modelech byla uvažována vícekroková hydrolýza vedoucí až k odělení klastru Si(OH)4 od struktury zeolitu. Tento proces je znám jako totální desilikace. Na obou modelech bylo nalezeno více možných cest hydrolýzy, které byly porovnány a diskutovány. Výsledky z obou modelů pak byly porovnány navzájem a to jak nejpříznivější cesty hydrolýzy z obou modelů, tak aritmetické průměry všech uvažovaných cest. Získaná data naplnila očekávání stanovená experimentem, že silanolové hnízdo usnadňuje a urychluje hydrolýzu zeolitu.
|
|
| |
|
|
Quantum-chemical study of adsorption in microporous materials
Grajciar, Lukáš ; Nachtigall, Petr (vedoucí práce) ; Bučko, Tomáš (oponent) ; Sierka, Marek (oponent)
Mikroporézní materiály hrají významnou roli v mnoha oblastech aplikace chemického inženýrství, chemie, materiálového výzkumu a v poslední době dokonce i v oblasti medicíny. Nejvýznamnější z nich jsou zeolity a mikroporézní koordinační polymery (angl. Metal Organic Frameworks, zkráceně MOF), které se používají především k rozdělování plynů, jejich čištění a k jejich uskladňování. Dlouhodobým cílem expe- rimentálních a výpočetních chemiků je pochopit mechanismus adsorpce v těchto ma- teriálech. Nicméně přesný popis tohoto procesu představuje velkou výzvu, protože (i) jednotkové cely krystalických forem těchto materiálů jsou obvykle velké, (ii) disperzní interakce musí být zohledněny, (iii) ve struktuře jsou přítomny kationty kovů, často s otevřenou elektronovou slupkou, které interagují silně a specificky s adsorbujícími se molekulami. Přes významný pokrok v teoretickém popisu mechanismu adsorpce v ze- olitech a MOFech zaznamenaný v posledních letech, stále zůstává množství aplikací a systémů, pro které obecně používané výpočetní přístupy selhávají. Příkladem celé třídy takovýchto systému jsou MOFy obsahující v adsorpčních místech přechodné kovy, které jsou koordinačně...
|
|
|
Teoretické studium kyselých zeolitů
Grajciar, Lukáš
Byla provedena studie kyselých zeolitů H-FER s Si:Al poměrem 71, 35 a 8 pomocí periodického DFT modelu, klastrového modelu a také pomocí CCSD(T) metody. Výpočetní studie zeolitu H-FER ve vysokosilikátové formě (Si:Al=71) společně s výzkumem interakce CO a N2 (testovacích molekul) s H- FER byly doplněny experimentálními daty pořízenými infračervenou spektroskopií při různé teplotě (VTR). U vzorků H-FER s různým poměrem Si:Al byla popsaná struktura, umístění a relativní stabilita jejich kyselých Brønstedových skupin. Bylo zjištěno, že relativní stabilita jednotlivých vazebných míst je závislá na poměru Si:Al, který je také hlavním faktorem určujícím relativní koncentraci kyselých Brønstedových vazebných míst s různými typy lokální konfigurace. Počet AlO4 tetraedrů sdílejících kyslíkový atom s SiO4 tetraedrem obsahujícím kyselé Brønstedové vazebné místo určuje Si-O(H)-Al úhel, O-H stretch frekvenci a deprotonizační energii (a z ní vyplývající kyselost). Bylo navíc zjištěno, že teoretické výsledky vztahující se k CO a N2 interakci s H-FER zeolitem jsou v dobré shodě s experimentálními VTIR daty. Bylo popsáno několik typů vodíkově vázaných komplexů OH...CO a OH...N2 vznikajících na základě interakce mezi absorbovanými molekulami a kyselými Brønstedovými OH skupinami zeolitu. Ze studie vyplývá, že CO a...
|
host ::
RSS.