|   Küldés emailben

SZAKÉRTELEMTÁR – Környezetkémiai és Katalízis Osztály

Katalízis Csoport 

Kapcsolattartó vezető kutatók: Valyon József, Lónyi Ferenc, Rosenbergerné Mihályi Magdolna, Onyestyák György, Szegedi Ágnes

Korábbi jelentős kutatási területeink:

  • zeolitok termokémiai tulajdonságainak vizsgálata
  • zeolitok szerkezete és sav-bázis tulajdonságai közötti összefüggések vizsgálata
  • átmeneti fém zeolitok sav-bázis és redox tulajdonságai
  • a szerkezeti és katalitikus tulajdonságok összefüggéseinek vizsgálata zeolitokon különböző reakciókban, mint például alkánok izomerizálása és krakkolása, olefinek addíciós reakciói, alkil-aromások izomerizálása és alkilálása, nitrogén-oxidok (NO x ) redukálása vagy elbontása
  • zeolitok szilárd fázisú szintézise rétegszilikátok átkristályosításával, zeolitok szilárd fázisú módosítása, például szilárd fázisú ioncsere vagy dezaluminálás útján
  • frekvencia-válasz spektroszkópia alkalmazása az adszorpciós anyagtranszport tulajdonságok tanulmányozására

Jelenlegi kutatási témák

  • Hierarchikus szerkezetű, mikro-és mezopórusosokat tartalamazó anyagok szintézise és jellemzése, katalitikus tulajdonságaik tanulmányozása
  • Új, átmenetifém tartalmú (Fe, Cu, Co, Ni, Ti) mezopórusos szilikátok szintézise és jellemzése (MCM-41, SBA-15). Szerkezet, összetétel, felületi és katalitikus tulajdonságok vizsgálata (Illékony szerves vegyületek zeljes oxidációja, ciklohexanol dehidrogénezése)
  • Mezopórusos szilikátok alkalmazása hordozóként kontrollált hatóanyag kibocsátásra
  • Kenőolaj gázolaj és benzinfrakciók előállítási eljárások továbbfejlesztése
  • Biomassza eredetű karbonsavak szelektív hidrokonverziója alkoholokká
  • Bio-olajok vízgőzös reformálása szintézis-gáz előállítására
  • Fém ionok (pl. In, Ga, Zn, Cd, Mg, La, Ni, Pt) beépítése zeolitok szerkezetébe hagyományos és reduktív szilárd-fázisú ioncserével. Szilárd-fázisú reakciók zeolitok és fémek, fém-oxidok között
  • Katalitikus deNOx reakciók vizsgálata átmeneti fém tartalmú zeolitokon és pillérezett agyagokon
  • Bio-olajok hidrogénező heteroatom-mentesítése (HDN, HDO) cseppfolyós bio-üzemanyagok előállítására
  • C4-C8 alkánok izomerizálása és krakkolása Pt/szilárd sav bifunkciós katalizátorokon
  • Anyagtranszport folyamatok tanulmányozása frekvencia-válasz módszerrel gáz-szilárd rendszerekben
  • Alkének szelektív oxidációja heterogenizált Wacker-típusú katalizátorokon
  • Víztisztítási eljárások fejlesztése (arzén-mentesítés, szennyvíziszap anaerob fermentációja)

Együttműködések

  • Institute of Organic Chemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria /Zeolitok és mezopórusos szilikátok szintézise módosítása és katalitikus tulajdonságainak vizsgálata/
  • INCAPE FIQ,UNL – CONICET, Santa Fe, Argentina /Katalitikus NO x bontás/
  • Institute of Chemical Engineering and High Temperature Chemical Processes, Foundation for Research and Technology Hellas, Greece /Membrán reaktorokban alkalmazott módosított zeolit membránok szintézise és jellemzése/
  • CNR-ISMN, Institute of Nanostructured Materials, Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati, CNR, Area della Ricerca di Roma, Monterotondo Staz., 00016 Rome, Italy. /Átmeneti fémekkel módosított pillérezett agyagok előállítása és vizsgálata Fisher-Tropsch reakcióban/

Légkörkémiai Csoport

Kutatócsoportunkban az elemi kémiai és fotokémiai folyamatok kinetikáját és molekuláris mechanizmusát tanulmányozzuk. Elsősorban olyan folyamatokat és jelenségeket vizsgálunk, amelyek fontos szerepet játszanak a klímaváltozás és a környezet kémiájának kölcsönhatásában. Ennek jobb megismerése hozzásegíthet a változások pozitív irányú befolyásolásához, a környezeti kémiai intézkedések tudományos megalapozásához.

Vizsgálatainkat az úgynevezett direkt kísérleti módszerek alkalmazásával végezzük, amelyeket több éves fejlesztőmunkával sikerült kidolgoznunk. Ennek során a tanulmányozni kívánt atomokat, szabadgyököket és elektrongerjesztett molekulákat impulzus-lézer fotolízissel, ill. gyors gázáramban mikrohullámú kisüléssel állítjuk elő és a folyamatokat időfelbontásos spektrumok felvételével követjük. A kísérleti eredmények értelmezése és általánosítása céljából kvantumkémiai és elméleti reakciókinetikai számításokat végzünk. A meghatározott kinetikai és fotokémiai paraméterek és összefüggések gyakorlati felhasználásra kerülnek a légkör és az égések számítógépes modelljeiben, amelyek kémiai részének fejlesztésében résztveszünk.

Kutatásainkat főleg az alábbi három területen végezzük.

Gázfázisú elemi reakciók kinetikája

Kapcsolattartó vezető kutató: Dóbé Sándor

Kinetikai paramétereket, termékképződési arányokat és molekulaszerkezet-reaktivitás kapcsolatokat határozunk meg a légkör reaktív üvegházhatású gázainak lebomlási reakcióira, a földfelszíni tüzek és alternatív üzemanyagok uni- és bimolekulás elemi reakcióira. A légkörkémiai és égési reakciók tanulmányozásával választ keresünk a kémiai kinetika olyan, az érdeklődés előterében álló alapkutatási kérdéseire, mint például a sokcsatornás gyök-gyök reakciók hőmérséklet- és nyomásfüggése, valamint a laza hidrogénhíd-kötéssel létrejövő “reakció előtti” komplexek szerepe az elemi reakciók kinetikájában és mechanizmusában. Az úgynevezett “brómozási-egyensúlyi” folyamatok kinetikai vizsgálatával pontos értékeket határozunk meg szabadgyökök képződési entalpiájára és entrópiájára.

Környezeti fotokémia és fotofizika

Kapcsolattartó vezető kutatók: Demeter Attila, Dóbé Sándor

Gáz- és folyadékfázisban is végzünk vizsgálatokat, amelyet környezeti kémiai és alapkutatási szempontok egyaránt indokolnak. Az oldat- és gázfázisú eredmények összehasonlítása lehetőséget nyújt a specifikus oldószer tulajdonságok (polaritás, viszkozitás, ionerősség) hatásának tanulmányozására, általánosabb leírására a fotofizikai és fotokémiai folyamatokban. Gázfázisú vizsgálatainkban a légköri karbonil-molekulák fotolízis kvantumhatásfokának hőmérséklet- és nyomásfüggését határozzuk meg, vizsgáljuk a szingulett és triplett állapotok szerepét a fotobomlás mechanizmusában (a SCOUT-O3 elnevezésű EU légkörkémiai projekt keretében végzett kutatások). A környezeti vízkémiához és a légköri aeroszolokhoz kapcsolódó folyadékfázisú kutatásaink sorában tanulmányozzuk az elektron-gerjesztett molekulák relaxációs kinetikáját, foto-indukált elektrontranszfer folyamatokat és, kiemelten, a hidrogén-kötés hatását a fotofizikai jellemzőkre és fotokémiai folyamatokra.

Reakciók elméleti vizsgálata

Kapcsolattartó vezető kutató: Lendvay György

Elemi kémiai reakciók időbeli lefutását tanulmányozzuk elméleti és számítógépes mód­szerekkel. Kvantumkémiai módszerekkel kiszámítjuk a reakciókat jellemző potenciálfelületet vagy annak a kinetika szempontjából kritikus fontosságú tartományait. Ezek ismeretében a reakciók dinamikájának vizsgálatakor kvantummechanikai vagy klasszikus mechanikai mód­szerrel szimuláljuk a rendszer időbeli változását, reakciókinetikai paramétereket pedig vagy a dinamikai adatokból átlagolással, vagy statisztikus elméletek alkalmazásával nyerünk. Számí­tásaink kiterjednek néhány atomos molekulák atmoszférakémiai reakcióinak, intenzív lézertérrel való kölcsönhatásának, alap- és gerjesztett állapotú sokatomos szerves molekulák és átmenetifém-komplexek szerkezetének és reakcióinak jelemzésére.

Kutatási eszközeink közül legfontosabbak a lézerberendezések: excimer lézerek (vákuum-UV és IR optikával egyaránt felszerelve), Nd:YAG lézer (532-, 355- és 266 nm-es kiegészítőkkel) és festéklézerek (hangolható tartomány: 210-850 nm), valamint az egyéb, speciális fényforrások: kis- és nagynyomású higanygőzlámpák, villanó- és nagyteljesítményű Xe-lámpák, rezonancia-fluoreszcencia lámpák. Ezek a fényforrások képezik alapját a reakciókinetikai és fotokémiai mérőrendszereinknek, felhasználtuk azonban őket egyéb alap-, alkalmazott- és ipari kutatások céljaira is. Ilyenek például a következők: alternatív üzemanyagok és vegyipari anyagok környezeti kémiai minősítése; víz- és szennyvíztisztítás; lángdiagnosztika, halogén-izzók diagnosztikája; finomvegyszerek laboratóriumi fotokémiai szintézise, ipari fotoklórozás és ipari léptékű foto-oxidáció; kozmetológia. Néhány további potenciális felhasználási lehetőség: fotodinamikus terápia; lézerabláció, polimerdegradáció, anyagmegmunkálás, speciális felületi rétegek kialakítása; áramlások diagnosztikája; helyszíni (“field”) légkörkémiai mérések; “zöld-kémiai” alkalmazások.

Speciális szakmai ismeretek:

A Légkörkémiai Csoport munkatársainak speciális szakmai ismeretei közül a következőket emeljük ki:

  • Légkörkémia, égéskémia, reakciókinetika, fotokémia, fotofizika, spektroszkópia
  • Kinetikai paraméterek meghatározása direkt kísérleti módszerekkel: impulzus-lézer fotolízissel és nagysebességű gázáramban
  • Molekulák és reaktív rendszerek szerkezetének, tulajdonságainak és potenciálfelületeinek számítása kvantumkémiai módszerekkel
  • Reakciók kinetikai és dinamikai paramétereinek számítása elméleti módszerekkel; a reakciók kontrollálásának elméleti vizsgálata; öszetett kémiai rendszerek modelljeinek kifejlesztése és elemzése
  • Atomok, szabadgyökök és elektrongerjesztett molekulák (tranziensek) lézerspektrosz-kópiája: lumineszcencia, lézer-indukált fluoreszcencia és UV-VIS tranziens abszorpciós spektrumok
  • Kettős-lumineszcenciát mutató szerves molekulák fotofizikai kinetikája
  • Hidrogén-hidas komplexek termodinamikája és kinetikája
  • Fotoredukciós rendszerek kinetikájának vizsgálata
  • Foto-oxidációs és relatív kinetikai mérések környezeti fotoreaktorokban
  • Analitikai eszközök és módszerek kifejlesztése légköri szerves összetevők helyszíni mérésére
  • Szerves fotokémiai szintézisek, ipari fotokémia

Víztisztítás kémiai, fotokémiai és fotokatalitikus módszerekkel