Kontaktní osoba: Jiří Henych
Reaktivní sorbenty a fotokatalyzátory
Nanostrukturní oxidy vybraných kovů (Ti, Ce, Mn, nebo Fe) jsou schopné účinně vázat a chemicky přeměňovat vysoce toxické látky (jako jsou nervově paralytické látky Sarin, Soman nebo některé pesticidy) na neškodné produkty díky svému vysoce aktivnímu povrchu nebo vlivem vhodného (slunečního) záření pomocí fotokatalytického rozkladu. Používáme nenáročné syntézní metody k přípravě jednosložkových a směsných nanooxidů, a hlouběji studujeme jejich vlastnosti a reaktivitu a objasňujeme mechanismus degradace toxických látek na jejich povrchu.
Obrázek 1. Schématické znázornění nanokompozitu TiO2 s nanodiamanty a jeho použití k světlem indukované degradaci organických polutantů
Obrázek 2. Nanokompozity grafenoxidu s dvěma různými typy nanočástic TiO2
Obrázek 3. Ultrazvukem delaminovaný grafenový list
Připravujeme nové kompozitní materiály složené z nanočástic oxidů kovů a populárních, ale stále neprobádaných 2D nanomateriálů (jako je grafen) nebo jiných nízkodimenzionálních struktur (např. grafenové kvantové tečky, nanodiamanty), které připravujeme námi vyvinutou technologií využívající vysokovýkonný ultrazvuk. Jsme plně vybaveni pro hydrotermální, roztokové, mikrovlnné, sonochemické a solid-state laboratorní syntézy, ale využíváme i vysokoobjemové reaktory (15, 50, 100 L) při zvyšování měřítka vybraných syntéz. K přípravě nízkodimenzionálních struktur (včetně grafenu nebo kvantových teček) metodou top-down a sonochemickým syntézám využíváme dva vysoce výkonné ultrazvukové systémy (1kW a 2kW) s vodou chlazenými reaktory a kontrolou teploty.
Obrázek 4. Snímky nanostrukturních materiálů získaných skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM)
Obrázek 5. 1kW ultrazvukový sonifikátor s tlakovým, míchaným, vodou chlazeným reaktorem a teplotním čidlem
Jsme schopni studovat nanomateriály pomocí špičkových elektronových mikroskopů (SEM a TEM) s prvkovým mapováním, moderním mikroskopem atomárních sil (AFM), nebo různými spektroskopickými metodami (FTIR, Raman, UV-Vis). Pro studium reakčních mechanismů (foto)degradačních reakcí kombinujeme metody HPLC/DAD, GC-MS a in situ DRIFT spektroskopii.
Na výzkumných tématech spolupracujeme především s Fyzikálním ústavem AV ČR, v.v.i. (výzkum nanodiamantů), s Univerzitou J.E. Purkyně v Ústí nad Labem (degradace environmentálních polutantů a nové aplikace oxidu ceričitého), Vojenským výzkumným ústavem v Brně, s.p. a Státním ústavem jaderné chemické a biologické obrany, v.v.i. (degradace bojových chemických látek), Univerzitou v Uppsale (studium fotoindukovaných povrchových chemických reakcí in situ), Bulharskou akademií věd (nanostrukturní oxidy), VŠB Ostrava (fotokatalytické materiály), aj.
Vybrané publikace
J. Henych, Š. Stehlík, K. Mazanec, J. Tolasz, Jan Čermák, B. Rezek, A. Mattsson, L. Österlund. Reactive adsorption and photodegradation of soman and dimethyl methylphosphonate on TiO2/nanodiamond composites. Appl. Catal. B-Environ. 2019, 259, 118097.
J. Henych, A. Mattsson, J. Tolasz, V. Štengl, L. Österlund. Solar light decomposition of warfare agent simulant DMMP on TiO2/graphene oxide nanocomposites. Catal. Sci. Technol. 2019, 9 (8), 1816-1824.
J. Henych, V. Štengl, A. Mattsson, J. Tolasz, L. Österlund. Chemical warfare agent simulant DMMP reactive adsorption on TiO2/graphene oxide composites prepared via titanium peroxo-complex or urea precipitation. J. Haz. Mat. 2018, 359, 482-490.
M. Šťastný, J. Tolasz, V. Štengl, J. Henych, D. Žižka. Graphene oxide/MnO2 nanocomposite as destructive adsorbent of nerve-agent simulants in aqueous media. Appl. Surf. Sci. 2017, 412, 19-28.
V. Štengl, J. Henych, J. Bludská, P. Ecorchard, M. Kormunda. A green method of graphene preparation in an alkaline environment. Ultrason. Sonochem. 2015, 24, 65-71.