Oddělení materiálové chemie

Vedoucí: Ing. Kamil Lang, CSc., DSc.

Zástupce vedoucího: Ing. Henych Jiří, Ph.D.

Pracovníci se orientují na materiálovou chemii a ověřují možnosti jejího praktického použití. Výsledky práce jsou proto nejen vědecké publikace, ale i patenty a návrhy postupů pro průmyslové aplikace. Ty jsou založeny na výsledcích vědecké práce, která navazuje na dlouhodobou orientaci na aplikovaný výzkum. Hlavními současnými tématy jsou

• Fotoaktivní oxidy kovů (více na stránce Výzkum, tým V. Štengla) a oxidy kovů pro degradace organických látek (více na stránce Výzkum, tým V. Štengla)
• Prakticky využitelné materiály na bázi Al, např. geopolymery (tým Z. Černého)
• Nanokompozitní materiály a oxidové keramiky se zvláštními fyzikálními vlastnostmi (tým V. Štengla, J. Buršík)
• Nanostrukturní hybridní materiály. Rozvíjíme téma vrstevnatých hydroxidů kovů (Zn, Mg, Ni, etc.), fotoaktivních orientovaných filmů, polymerních nanokompozitů, orientovaných vrstev oxidů (např. ZnO) a manipulace s hydroxidovými nanovrstvami. Jednou z rozvíjených aplikací je vývoj baktericidních povrchů na denním světle využitím fotofyzikálních vlastností zabudovaných sloučenin (fotoaktivní kompozitní vrstvy a polymerní nanovlákna). Více na stránce Výzkum.
• Fotofyzikální a fotochemické vlastnosti nových molekul, supramolekul a preorganizovavých struktur (molybdenové klastry, porfyrinové/ftalocyaninové deriváty, borové klastry, kalixareny, uhlíkové nanotuby, etc.). Více na stránce Výzkum.

Syntetické laboratoře jsou vybaveny běžným zařízením pro laboratorní práci, dále autokávy (300°C, 20 MPa), trubkovými žíhacími pecemi, výkonovými ultrazvukovými generátory. Je možná příprava čtvrtprovozních vzorků a transfer technologií pro praktické aplikace. Laboratoře jsou vybaveny pro přípravu tenkých vrstev metodami sol-gel.

Pro charakterizaci pevných fází je oddělení vybaveno kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem JEOL JMS- Q1000GC, plynovým chromatografem AGILENT 6890N, přístroji k analýze povrchu Coulter SA 3100, analyzátorem velikosti částic Malvern-ZetaSizer, UV-VIS spektrometrem Lambda 35 s integrační koulí, kolorimetrem na pevné vzorky Hunterlab ColorQuest a fluorescenčním spektrometrem AVANTES.

Katalytická aktivita připravených chemických materálů se zjišťuje ve fotokatalytických reaktorech v soustavách vodná fáze/suspendovaný katalyzátor a v plynná fáze/pevný katalyzátor (podrobněji o reaktorech).
 

Nejcitovanější publikace

• J.-L. Rehspringer, J. Buršík, D. Nižňanský, A. Kláriková, Characterisation of bismuth-doped yttrium iron garnet layers prepared by sol-gel process, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 211(1-3) (2000) 291-295.
• K. Lang, J. Mosinger, D. M. Wagnerová: Photophysical properties of porphyrinoid sensitizers noncovalently bound to host molecules; models for photodynamic therapy. Coord. Chem. Rev. 248/3-4 (2004) 321-350.
• S. Bakardjieva, J. Šubrt, V. Štengl, M.J. Dianez, M.J. Sayagues, Photoactivity of anatase-rutile TiO₂ nanocrystalline mixtures obtained by heat treatment of homogeneously precipitated anatase, Applied Catalysis B-Environmental 58(3-4) (2005) 193-202.
• S. Bakardjieva, V. Štengl, L. Szatmary, J. Šubrt, J. Lukáč, N. Murafa, D. Nižňanský, K. Čížek, J. Jirkovský, N. Petrova, Transformation of brookite-type TiO₂ nanocrystals to rutile: correlation between microstructure and photoactivity, Journal of Mtaerials Chemistry 16(18) (2006) 1709-1716.
• J. Mosinger, O. Jirsák, P. Kubát, K. Lang, B. Mosinger: Bactericidal nanofabrics based on photoproduction of singlet oxygen. J. Mater. Chem. 17(2) (2007) 164-166.
• V. Štengl, S. Bakardjieva, N. Murafa, Preparation and photocatalytic activity of rare earth doped TiO₂ nanoparticles, Materials Chemistry and Physics 114(1) (2009) 217-226

Výsledky aplikovaného výzkumu

• Ve spoupráci s firmou  ČLUZ a.s. v rámci projektu MPO vznikl výsledek PV 2012-617 "Nové anorganické pigmenty na bazi přírodních hlinitokřemičitanů s nízkým obsahem oxidů železa". Jde o nové anorganické pigmenty barvené oxidy přechodných kovů na substrátu z kaolinu se sníženým obsahe Fe v kaolinu. V důsledku odstranění Fe z kaolinu jsou jasnější a intenzivnejší barvy výsledných kompozitů.
• Ve spolupráci s firmami ČLUZ a.s. a Variel a.s. vznikl výsledek chráněný přihláškou vynálezu PV 2011-730 s názvem Anorganický materiál s absorbátory neutronů. Vynález se týká nového nehořlavého anorganického materiálu s obsahem absorbátorů neutronů. Materiál je vhodný pro přípravu prvků pro výstavbu konstrukcí stínících ionizující neutronové záření.
• Ve spolupráci s firmou Optaglio s.r.o byl chráněn výsledek přihláškou vynálezu PV 2011-880 s názvem Nanosol hydratovaného peroxidu zinečnatého - ZnO₂, způsob jeho přípravy a použití tohoto nanosolu. Vynález se týká nanosolu hydratovaného peroxidu zinečnatého - ZnO₂ a přípravy čistých nanosolů hydratovaných forem ZnO₂ připravených hydrolýzou solí Zn²⁺, ze kterých lze připravit tenké vrstvy ZnO na anorganických nebo polymerních substrátech.