|
|
Synthesis of novel zeolite materials and their application in catalysis
Veselý, Ondřej ; Přech, Jan (vedoucí práce) ; Zima, Vítězslav (oponent) ; Hronec, Mlan (oponent)
Zeolity jsou krystalické mikroporézní tektosilikáty s kyselými vlastnostmi. Velikosti pórů, srovnatelné s rozměry molekul, omezují molekulám vstup/výstup z pórů na základě velikosti a geometrie molekuly nebo tvorbu určitých (objemných) přechodových stavů v pórech. Proto se zeolity staly klíčovými průmyslovými katalyzátory, adsorbenty a iontoměniči. Zeolity se běžně syntetizují hydrotermální krystalizací. Tato metoda však poskytuje pouze omezenou kontrolu nad jejich krystalickou strukturou, morfologií nebo umístěním aktivních míst v krystalové mřížce. Některá z těchto omezení lze překonat pomocí alternativní syntetické metody; Assembly-Disassembly-Organisation-Reassembly (ADOR). ADOR transformuje mateřský zeolit (germanosilikát) na vrstevnatý prekurzor a následně používá tyto vrstvy jako stavební kameny pro novou zeolitovou strukturu. Naším cílem bylo vyvinout metodiku pro kontrolu morfologie krystalů germanosilikátového zeolitu UTL (Assembly), určit mechanismus hydrolýzy UTL (Disassembly) a rekonstruovat mateřský zeolit UTL z vrstveného materiálu ICP-1P (Organisation and Reassembly), jelikož tradiční ADOR poskytuje pouze zeolity menší velikosti kanálu než mateřský UTL. Pozorovali jsme, že morfologie krystalů UTL se progresivně mění s molárním poměrem Si/Ge zeolitu. Zvýšení poměru Si/Ge z 0,79 na...
|
|
|
Labile elementosilicates as intermediates for design of novel materials
Yue, Qiudi ; Opanasenko, Maksym (vedoucí práce) ; Hronec, Mlan (oponent) ; Zima, Vítězslav (oponent)
Zeolity jsou krystalické mikroporézní materiály s trojrozměrnými mřížkami vytvořenými z tetraedrů se sdílenými vrcholy. Zeolity jsou tradičně definovány jako hlinitokřemičitany (T = Si a Al). V dnešní době byly mřížkové atomy rozšířeny na další tri- /tetravalentní prvky, včetně B, Ga, Ge, Ti atd., vzhledem k chemické flexibilitě zeolitů. Výsledné materiály se označují jako elementosilikáty pro příslušné zeolity obsahující výše uvedené prvky. Tyto materiály vykazují fascinující vlastnosti díky odlišné povaze prvků ve struktuře, např. strukturální flexibilitě a nastavitelné kyselosti. Využití jedinečných vlastností elementosilikátových zeolitů, jejich použití jako výchozích pevných látek pro syntézu nových materiálů a jako adsorbentů pro separaci plynů učinilo velký pokrok. Složitost faktorů ovlivňujících syntézu zeolitu však omezuje možnost kontroly klíčových parametrů tvorby zeolitu, např. krystalizačního mechanismu, rychlosti růstu krystalů a fázové selektivity. Na druhou stranu, pro konkrétní zeolitové systémy, které jsou perspektivní pro separaci plynů, korelace mezi chemickým složením navržených struktur a jejich adsorpčními vlastnostmi je těžko postižitelná. S ohledem na výše uvedená fakta, byla tato práce zaměřena na návrh řady elementosilikátových zeolitů s laditelnými vlastnostmi (zejména...
|
|
|
Design of sustainable catalysts by post-synthesis modification of germanosilicate zeolites
Zhang, Jin ; Shamzhy, Mariya (vedoucí práce) ; Hronec, Mlan (oponent) ; Kubička, David (oponent)
1 Abstrakt Vzhledem k přítomnosti malých strukturních jednotek (např. D4R, D3R), germanosilikátové zeolity jsou obecně charakterizovány vysokým objemem pórů a multidimenzionálními/extra-velkými pórovými systémy, takže jsou zvláště vhodné při zpracování objemných molekul (zejména podílejících se na valorizaci sloučenin získaných z biomasy). Nízká kyselost, nízká hydrotermální stabilita a vysoká cena Ge však výrazně omezují praktické používání zeolitů obsahujících Ge. Cílem této práce bylo navrhnout nové katalyzátory modifikovatelného chemického složení na bázi germanosilikátového zeolitu a s laditelnou pórovitostí pro relevantní kysele katalyzované reakce, jako je ketalizace polyalkoholů, epoxidace olefinů, Baeyer-Villigerova oxidace cyklických ketonů a Meerwein-Ponndorf-Verleyho redukce aldehydů. Germanosilikátové zeolity různých struktur, včetně středněporézního ITH, širokoporézního IWW, nebo extraporézních UTL a *CTH, byly důkladně charakterizovány kombinací technik (tj. XRD, fyziosorpce, elektronová mikroskopie, chemická analýza, mimo jiné) a podrobeny různým postsyntetizačním modifikacím, s cílem pochopit vztahy syntéza- struktura-aktivita v navržených katalyzátorech na bázi germanosilikát-zeolit. V ketalizaci glycerolu na solketal byla nalezena slabá kyselá centra IWW a UTL germanosilikátů jako aktivní...
|
|
|
Stabilization of metal nanoparticles in MWW zeolite for catalytic applications
Molitorisová, Sidónia ; Shamzhy, Mariya (vedoucí práce) ; Hronec, Mlan (oponent)
Controlling both size of metal nanoparticles (MNPs) and acidobasic characteristics of the zeolite support is highly desirable for preparation of stable and active bifunctional catalysts. 2D-3D transformation of layered zeolite precursor into three-dimensional zeolite coupled with metal encapsulation is one of the most efficient synthetic strategies so far to achieve the appropriate metal dispersion and aggregative stability of MNPs within zeolite matrix. Nevertheless, the effect of support acidic characteristics on the properties of thus prepared metal@zeolite catalyst remained unrevealed, while the synthetic strategy itself requires further optimization to minimize the loss of metal component. This work addresses the influence of chemical composition of zeolite layered precursor on physical-chemical and catalytic properties of metal@zeolite catalysts prepared via 2D-3D transformation strategy, taken Pd@MCM-222D-3D system as a representative example. Both Si/Al ratio of MCM-22P layered precursor (e.g., Si/Al = 15, 20, 30) and Pd loading (e.g., 0.1, 0.3, 0.8 wt.%) were varied resulting in a set of nine Pd@MCM-222D-3D catalysts. In addition, three Pd@MCM-22impreg catalysts with the same metal loading (0.1 wt.%), but different Si/Al ratios of a support were synthesized via conventional impregnation...
|
|
|
Chemistry of the Interlamellar Space of Two-dimensional Zeolites
Mazur, Michal ; Čejka, Jiří (vedoucí práce) ; Zima, Vítězslav (oponent) ; Hronec, Mlan (oponent)
Předložená dizertační práce se zabývá syntézou, charakterizací a modifikací zeolitů a zeolitických materiálů. Dizertace se zaměřuje především na dvourozměrné (2D) zeolity a modifikaci jejich mezivrstvového prostoru. Práce byla vypracována v Oddělení syntézy a katalýzy Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. pod vedením profesora Jiřího Čejky. Zeolity jsou anorganické krystalické pevné látky s mikroporézní strukturou. Jsou široce využívány jako katalyzátory, sorbenty a iontoměniče. Obvykle jsou to třírozměrné (3D) struktury vzniklé propojením tetraedrů křemíku/hliníku. Některé zeolity existují také v různých vrstevnatých formách (2D zeolity). V nedávné době objev přeměny 3D germanokřemičitanu UTL na vrstevnatý materiál IPC-1P odstartoval novou oblast chemie 2D zeolitů. Ve struktuře tohoto germanokřemičitanu jsou atomy germania umístěny ve specifických stavebních jednotkách, tzv. double-four-ring (D4R), které tvoří pilíře mezi pevnými křemičitanovými vrstvami. Selektivní odstranění těchto D4R jednotek bylo provedeno pomocí kyselé hydrolýzy. Následná modifikace mezivrstvového prostoru prekurzoru IPC-1P vedla k objevu dvou nových 3D zeolitů: IPC-4 (PCR) a IPC-2 (OKO). Tento nový přístup přípravy nových zeolitů byl nazván ADOR (z anglického Assembly, Disassembly, Organization, Reassembly) a...
|
|
|
Synthesis and Post-synthesis Modification of Novel 2-Dimensional Zeolites
Přech, Jan ; Čejka, Jiří (vedoucí práce) ; Bulánek, Roman (oponent) ; Hronec, Mlan (oponent)
Význam udržitelných chemických technologií a snižování ekologické náročnosti chemických procesů neustále roste. Ačkoli je známa řada různých metod výroby epoxidů, sulfoxidů a sulfonů, přímá selektivní oxidace výchozích látek s využitím jednoduchého oxidačního činidla je velmi žádoucí z pohledu ekonomického i ekologického. Hlavním cílem této práce je design a příprava nových zeolitů s obsahem titanu, schopných katalyzovat selektivní oxidaci objemných organických látek s využitím peroxidu vodíku jako oxidačního činidla. Studována byla zejména epoxidace cyklických olefinů a terpenů a oxidace objemných thioetherů na příslušné sulfoxidy a sulfony. V rámci této práce byla připravena dvojice nových titanosilikátů s extra velkými póry (Ti-CFI, Ti-UTL). Titanosilikáty Ti-CON, Ti-AFI, Ti-IFR byly připraveny deboronací a následnou impregnací roztokem titanového prekursoru. Dále byly připraveny dvě skupiny dvojrozměrných titanosilikátů na bázi modifikovaného vrstevnatého TS-1 a vrstevnatého prekursoru Ti-IPC-1P, který vzniká "top-down" modifikací Ti-UTL. V neposlední řadě byl Ti-UTL přeměněn na dvojici nových materiálů Ti-IPC-2 (struktura OKO) a Ti-IPC-4 (struktura PCR) s menšími póry ve smyslu "ADOR" přeměny. Toto je první příklad "ADOR" přeměny titanosilikátů. Zejména materiály připravené pilířováním...
|
host ::
RSS.