Konkursy

Trzy polskie zespoły wśród laureatów konkursu Solar-Driven Chemistry

Opublikowano: 2020-01-17

forum akademickie

Trzy zespoły badawcze z Polski znalazły się w gronie laureatów konkursu organizowanego przez sieć Solar-Driven Chemistry. Oprócz udziału w przedsięwzięciach koordynowanych przez zagranicznych partnerów, Polacy pokierują także jednym z projektów.

Tematyka konkursu skupiała się wokół zagadnień związanych z transformacją małych cząstek (np. wody, dwutlenku węgla, azotu) w bardziej skomplikowane układy pod wpływem światła słonecznego. Złożono w sumie 47 wniosków badawczych. Finansowanie w wysokości 4,6 mln euro otrzymało sześć projektów, w tym trzy z udziałem polskich naukowców.

Koordynatorem jednego ze zwycięskich projektów będzie prof. dr hab. Marcin Opałło z Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera PAN. Wraz z partnerami z Finlandii i Szwajcarii jego zespół zajmie się fotoprodukcją wodoru w układzie dwufazowym z odtwarzaniem donora elektronów. Chodzi o układy fotoelektrochemiczne, w których wodór wytwarzany jest na granicy pomiędzy wodą a olejem (organicznym rozpuszczalnikiem niemieszającym się z wodą). Kropelki oleju zawierają cząsteczki zwane donorami elektronu. Pod wpływem światła słonecznego generują one wodór na granicy faz woda-olej. Ze względu na to, że zużywają się w tym procesie, zostaną zregenerowane na elektrodzie będącej w kontakcie z olejem. Ten ostatni proces też będzie napędzany światłem, a dokładnie elektrycznością wytwarzaną w panelach fotowoltaicznych. Kropelki oleju zostaną osadzone na powierzchni elektrody lub zawieszone w wodzie (jak w mleku) gdzie będą zderzać się z elektrodą. W innym wariancie w celu regeneracji taka emulsja będzie pompowana przez kanał z elektrodami. Planowane jest skonstruowanie i zbadanie kilku nowych układów, która mają generować wodór z dużą wydajnością, m.in. z powodu regeneracji donora elektronów.

W tym samym instytucie realizowany będzie projekt SolarMethaChem, w którym uczestniczyć będzie zespół kierowany przez dr hab. Dorotę Rutkowską-Żbik. Liderem przedsięwzięcia jest francuski CNRS-UCCS, a trzecim konsorcjantem będzie Uniwersytet w Helsinkach. Uczeni będą badali procesy wywoływanie światłem słonecznym dla fotochemicznej konwersji metanu. Głównym przedmiotem prac będzie usprawnienie procesu z udziałem układu fotochemicznego na podstawie kompozytów heteropolikwas – TiO2. Reakcja zachodzi zgodnie z mechanizmem rodnikowym i zakłada udział silnie rozproszonych nanocząstek metali na heteropolikwasach. Systemy oparte na Ag wykazały wyjątkowo wysoką aktywność i selektywność do etanu, sięgającą 90%. Regeneracja układu w obecności promienienia powoduje odwracalne utlenianie małych metalicznych skupisk srebra w kationy srebra. Proces można prowadzić w sposób ciągły przy użyciu „pętli fotochemicznej”. Uzyskana wydajność etanu z metanu w tych warunkach jest bliska 10%. Celem badań będzie nanoinżynieria nowych wydajnych materiałów do wydajnego utleniającego sprzęgania metanu z etanem i wyższymi węglowodorami, identyfikacja mechanizmów reakcji sprzęgania metanu oraz optymalizacja reaktora fotochemicznego i warunków pracy. Projekt zaplanowano na 3 lata.

Z kolei zespół prof. dr. hab. Wojciecha Macyka z Zakładu Chemii Nieorganicznej, prodziekana Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego – obok badaczy z Uniwersytetu w Ulm (lider) i Uniwersytetu w Helsinkach – weźmie udział w projekcie „Inżynieria granic międzyfazowych materiałów półprzewodników dla wysoko selektywnych transformacji chemicznych indukowanych światłem”. Ma on na celu zbadanie możliwości kontroli selektywności w procesach foto(elektro)katalitycznych poprzez inżynierię powierzchni półprzewodnik/rozpuszczalnik lub półprzewodnik/gaz. Reakcje foto(elektro)katalityczne to procesy indukowane energią słoneczną, które można wykorzystać do produkcji paliw słonecznych, chemikaliów lub do oczyszczenia wody i powietrza. Niestety, wydajność dotychczas opracowanych heterogenicznych, selektywnie działających fotokatalizatorów jest wciąż stosunkowo niska, a czynniki rządzące selektywnością w fotokatalizie heterogenicznej są nadal słabo poznane. Dlatego naukowcy chcą opracować nowe i bardziej wydajne foto(elektro)katalizatory do różnych bardzo atrakcyjnych reakcji chemicznych (np. selektywnego utleniania alkoholi i tioeterów, redukcji tlenu do nadtlenku wodoru, czy redukcji dwutlenku węgla). Osiągną to poprzez połączenie prac syntetycznych (np. zastosowanie metody osadzania warstw atomowych), badań fotoelektrochemicznych, spektroskopowych (np. pomiary absorpcji/fluorescencji stanów przejściowych, pomiary fotoprądów i fotonapięć, zastosowanie metod spektroelektrochemicznych) i badań teoretycznych.

Solar-Driven Chemistry to inicjatywa niemieckiej agencji finansującej badania – Deutsche Forschungsgemeinschaft, dotycząca przeprowadzenia pilotażowego międzynarodowego konkursu na projekty z zakresu badań podstawowych w obszarze solar-driven chemistry. W inicjatywie biorą udział agencje finansujące badania z Finlandii, Francji, Niemiec, Polski (Narodowe Centrum Nauki) oraz Szwajcarii.

MK, źródło: NCN


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie