Kierownik projektu: mgr inż. Krzysztof Sielicki
Konkurs: PRELUDIUM 19
Przyznana kwota: 209 110 PLN
Współcześnie kataliza odgrywa kluczową rolę w przemyśle, gdzie katalizator pośrednicząc
w reakcjach, przyczynia się do wydajniejszej produkcji związków chemicznych, takich jak amoniak, kwas
siarkowy(VI) czy kwas azotowy(V), wykorzystywanych m.in. do produkcji nawozów. Ponadto, wychodząc
naprzeciw współczesnym problemom klimatycznym, opracowuje się katalizatory , które umożliwią
skuteczną redukcję tlenku węgla(IV), tym samym ograniczając efekt cieplarniany, który jest główną
przyczyną ocieplania się klimatu. Kolejnym problem, który może być rozwiązany dzięki katalizie, jest
wyczerpywanie paliw kopalnych (takich jak ropa naftowa). Transport, próbując alternatywnych źródeł
energii, coraz częściej wykorzystuje pojazdy zasilane elektrycznie, gdzie jako paliwo wykorzystuje się
wodór, który w procesie spalania, oprócz energii, wydziela parę wodną. Paliwowy wodór możliwy jest do
otrzymania poprzez katalityczny rozkład wody, gdzie z dwóch cząsteczek wody otrzymuje się dwie
cząsteczki wodoru i jedną cząsteczkę tlenu. Mimo wielu zalet, komercyjne katalizatory są bardzo drogie
(wykonane z drogich metali), a przy tym dość szybko się zużywają. Naukowcy, próbując udoskonalić
katalizatory, opracowują takie, które są oparte na powszechnie występujących metalach. Niemniej jednak,
katalizatory oparte na niekomercyjnych pierwiastkach wykazują dużo niższą wydajność, stąd też
rozwiązanie, które zakłada projektowanie zaawansowanych nanostruktur. Takie struktury umożliwią:
zintensyfikowanie wydajności metalicznych katalizatorów, przy znacznym ograniczeniu ilości potrzebnych
metali oraz znaczącą poprawę wytrzymałości, a tym samym dany katalizator będzie mógł być
eksploatowany znacznie dłużej. W celu rozwiązania powyższych problemów, w niniejszym projekcie będą
projektowane zaawansowane nanostruktury, które będą wykorzystywać pojedyncze atomy pierwiastków
do elektrochemicznego rozkładu wody. Takie struktury, pozwolą na maksymalne wykorzystanie
powierzchni katalitycznych, znacząco zmniejszając ilość potrzebnych metali, zachowując co najmniej taką
samą wydajność (bądź lepszą) niż współcześnie wykorzystywane katalizatory. Ponadto, jednoatomowe
katalizatory nie są tak szeroko opisane i zbadane, jak ich większe odpowiedniki, co pozwoli na lepsze
poznanie ich właściwości i poszerzy ogólny stan wiedzy związany z katalizą. Poniżej w zamieszczonej grafice,
zaprezentowano, jak zmienia się ilość wykorzystanego katalizatora, a tym samym struktura materiału.
Poprzez przejście od komercyjnych siatek katalizatora, przez nanocząstki katalizatora kończąc na
atomowej strukturze.
