Grant/Projek zakończony
Modelowanie układów katalitycznych dla zastosowań w wytwarzaniu czystej energii
Identyfikator grantu: PT00833
Kierownik projektu: Bartłomiej Szyja
Politechnika Wrocławska
Wydział Chemiczny
Wrocław
Data otwarcia: 2020-07-22
Data zakończenia: 2024-02-22
Streszczenie projektu
Projekt dotyczy zastosowania katalizatorów na bazie mieszanych tlenków w wytwarzaniu czystej energii, a w chwili obecnej w jego skład wchodzą dwa zagadnienia. Pierwszym jest określenie aktywności układów zawierających metale przejściowe (perowskity, MXeny) jako materiałów a elektrokatalitycznym utlenianiu metanolu. Reakcja ta jest kluczowa w zastosowaniu do metanolowych ogniw paliwowych (DMFC). Celem jest określenie ścieżek reakcji, optymalnych struktur produktów pośrednich reakcji oraz nadpotencjału koniecznego dla zajścia reakcji. Otrzymane wyniki będą porównane z układami katalitycznymi opartymi na platynie, która jest obecnie wykorzystywana w podobnych układach, jednakże jej wysoki koszt utrudnia popularyzację technologii DMFC.
Drugim zagadnieniem jest optymalizacja układów katalitycznych do fotokatalitycznej dysocjacji wody dla wytworzenia H2. Obecnie jednym z najlepszych układów katalitycznych jest anataz (TiO2), który charakteryzuje się dużą przerwą energetyczną, która ogranicza jego zastosowanie do zakresu ultrafioletu. Hematyt (Fe2O3) jest alternatywnym układem, który może być stosowany w świetle widzialnym, co poszerza możliwość jego zastosowania. Celem projektu jest określenie wpływu domieszkowania hematytu z wykorzystaniem nanokryształów tlenków metali przejściowych. Realizacja projektu będzie polegała na określeniu stabilności różnych struktur klastrów TiO2 na powierzchni hematytu, oraz określeniu struktury pasmowej tak powstałych układów. W dalszym etapie określone zostaną stabilne struktury produktów pośrednich oraz nadpotencjał konieczny dla zajścia reakcji.
Drugim zagadnieniem jest optymalizacja układów katalitycznych do fotokatalitycznej dysocjacji wody dla wytworzenia H2. Obecnie jednym z najlepszych układów katalitycznych jest anataz (TiO2), który charakteryzuje się dużą przerwą energetyczną, która ogranicza jego zastosowanie do zakresu ultrafioletu. Hematyt (Fe2O3) jest alternatywnym układem, który może być stosowany w świetle widzialnym, co poszerza możliwość jego zastosowania. Celem projektu jest określenie wpływu domieszkowania hematytu z wykorzystaniem nanokryształów tlenków metali przejściowych. Realizacja projektu będzie polegała na określeniu stabilności różnych struktur klastrów TiO2 na powierzchni hematytu, oraz określeniu struktury pasmowej tak powstałych układów. W dalszym etapie określone zostaną stabilne struktury produktów pośrednich oraz nadpotencjał konieczny dla zajścia reakcji.
Publikacje
- Juan Jose Gutierrez-Sevillano, Agata Podsiadly-Paszkowska, Bartlomiej M.Szyja, Sofia Calero, On the design of models for an accuratedescription of the water - hematite interface, J. Phys. Chem. C -, (2020) -
- Katarzyna Pstrowska, Agata Podsiadly-Paszkowska, Freddy E. Oropeza, Hanna Czapor-Irzabek, Jan P. Hofmann, Bartlomiej M. Szyja, On the Role of the Electron Transfer in theCoOx/TiO2Interface – Towards EfectivePhotocatalytic Water Splitting, Energy & Fuels -, (2020) -
- Joanna Zasada, Elżbieta Dziadyk, Bartłomiej M. Szyja, Ru-pincer complexes as charge transfer mediators in electrocatalyticCO2reduction., Catal. Sci. Technol. -, (2020) -
- Juan Jose Gutierrez-Sevillano, AgataPodsiadły-Paszkowska, Bartłomiej M.Szyja, Sofia Calero, On the design of models for an accurate description of the water – hematite interface, Applied Surface Science 560, (2021) 149884
- Aneta Jezierska, Beata Kizior, Bartłomiej M.Szyj, Jarosław J.Panek, On the nature of inter- and intramolecular interactions involving benzo[h]quinoline and 10-hydroxybenzo[h]quinoline: Electronic ground state vs excited state study, Journal of Molecular Structure 1234, (2021) 130126
- Jarosław J. Panek, Joanna Zasada, Bartłomiej M. Szyja, Beata Kizior, Aneta Jezierska, Sensitivity of Intra- and Intermolecular Interactions of Benzo[h]quinoline from Car–Parrinello Molecular Dynamics and Electronic Structure Inspection, International Journal of Molecular Sciences 22, (2021) 5220
- Iwona Golonka, Beata Kizior, Bartłomiej M. Szyja, Mateusz P. Damek, Witold Musiał, Assessment of the Influence of the Selected Range of Visible Light Radiation on the Durability of the Gel with Ascorbic Acid and Its Derivative, Int. J. Mol. Sci. 23, (2022) 8759
- Dziadyk-Stopyra, E.; Tranca, I.; Smykowski, D.; Szyja, B.M. , The Influence of Ni Addition in the Mechanism of CO2 Electroreduction on Cu Crystals—Mechanistic Insight from DFT Simulations. , Materials 6, (2023) 5138
- Dymkowski, T.; Żuczkowski, W.; Kołodziejczyk, W.; Hill, G.; Szyja, B.M. , Stability of the TiO2 Nanuclusters Supported on Fe2O3-Hematite for Application in Electrocatalytic Water Splitting—An Insight from DFT Simulations, Hydrogen 4, (2023) 573-584
- Beata Kizior, Aneta Jezierska, Bartłomiej M. Szyja, Partial Methane Oxidation to Methanol on Ru-Porphyrins – on the Role of Non-Innocent Ligands and Spin Crossover, ChemPhysChem 24, (2023) e202300499