2025-111-39
Příprava a charakterizace nových typů heterogenních katalyzátorů využívající 2D materiály jako nosiče pro imobilizaci vzácných kovů a jejich testování v hydroformylačních reakcích
Vedoucí práce: Ing. Martina Pitínová PhD.
Konzultant: Ing. Martin Veselý, Ph.D.
Podstata a cíl práce
Hydroformylace jsou reakce alkenů a jiných nenasycených organických sloučenin se syntézním plynem (H2:CO = 1:1) za vzniku aldehydů. Aldehydy připravované touto cestou jsou pak základní chemickou komoditou, jež je využívána pro výrobu celé řady alkoholů, karboxylových kyselin, esterů či lineárních aminů, které dále slouží v syntéze chemických specialit jako léčiv či vonných látek. Hydrofomylací může být jedním z kroků v syntéze léčiv jako je Ibuprofen či Fendilin. Náplní práce bude hledání vhodných heterogenních katalyzátorů pro hydroformylaci modelových látek (styren, 1-okten). Bude tedy zahrnovat přípravu nosičových katalyzátorů, kdy jako nosiče budou sloužit vybrané 2D materiály, které budou modifikovány různými vzácnými kovy, jako jsou Pt, Pd, Rh či Ru. 2D materiály jsou definovány jako vrstevnaté materiály jež tvoří krystaly o minimální tloušťce jednoho až několika málo atomů. Prvním a nejznámějším zástupcem 2D materiálů je grafen, který byl v roce 2004 izolován z přírodního grafitu. Kromě grafenu byla od té doby popsána celá řada 2D materiálů. Vrstevnaté 2D materiály jsou charakteristické vysokým specifickým povrchem, schopností tvorby povrchových defektů, možností funkcionalizace jejich povrchu a řadou dalších vlastností. Pro tyto vlastnosti je jedním z možných oblastí použití těchto materiálů katalýza, kde mohou sloužit jako vhodné nosiče pro ukotvení katalyticky aktivních kovů. Připravené katalyzátory budou podrobně charakterizovány pomocí dostupných analytických metod (SEM/EDS, TEM, XRD, N2-fyzisorpce, Ramanova spektroskopie atd.).
Náplň činnosti studenta
V rámci experimentální činnosti bude student připravovat řadu heterogenních katalyzátorů, které budou připravovány modifikací různých dostupných 2D materiálů, jako MoS2, WoS2, grafeny, germaneny pomocí prekurzorů vzácných kovů (Pt, Pd, Rh, Ru). Připravené katalyzátory budou v rámci práce podrobně charakterizovány dostupnými charakterizačními metodami a testovány především v hydroformylačních reakcích modelových olefinů. Těžištěm práce bude tedy podrobná charakterizace testovaných katalyzátorů s cílem nalezení katalytického systému, který bude pro danou reakci optimální jak z hlediska aktivity a selektivity, tak i z hlediska stability a možnosti regenerace.
Doplňující informace
Místo řešení: Ústav organické technologie (111)