Fakulteta za podiplomski študij

Materiali kot katalizatorji za pretvorbe ogljikovodikov

Predmet se izvaja v programu:
Podiplomski študijski program Materiali (tretja stopnja)

Cilji in kompetence

Osnovni cilj predmeta je podati študentom celostna teoretična in praktična znanja o modernih katalitskih procesih ki vključujejo pretvorbe ogljikovodikov (parcialne selektivne oksidacije in dehidrogenacije) ter novih učinkovitih načinih katalitske izrabe CO2.

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

/

Vsebina

  • Osnove heterogene katalize.
  • Moderne sintezne metode za pripravo morfološko homogenih in definiranih katalitskih nanomaterialov.
  • Predstavitev različnih funkcij kovinskih in oksidnih nanodelcev v katalitskih reakcijah aktivacije ogljikovega dioksida in pretvorb ogljikovodikov.
  • Načrtovanje katalitskih funkcij večkomponentnih katalizatorjev.
  • Najbolj razširjene karakterizacijske tehnike (spektroskopske, strukturne in kemisorpcijske) za analizo katalitskih nanomaterialov.
  • Načini vrednotenja delovanja katalizatorjev (konverzija, selektivnost, deaktivacija, itd.).
  • Predstavitev najpogosteje uporabljenih reaktorskih sistemov v heterogenih katalitskih procesih ter njihovih prednosti in slabosti.

Predvideni študijski rezultati

  • Razumevanje osnovnih principov delovanja heterogenih katalizatorjev.
  • Načrtovanje heterogenih katalizatorjev za ciljne reakcije ogljikovodikov in CO2 (izbira aktivnih komponent in nosilcev ter reakcijskih pogojev).
  • Izbira ustrezne sintezne metode za želena strukturo/morfologijo katalitskega materiala.
  • Ustrezna karakterizacija materialov in povezava strukturnih in kemijskih lastnosti s katalitskim obnašanjem (identifikacija aktivnega mesta, vzroki za selektivnost in deaktivacijo).

Temeljna literatura in viri

  • Fundamental Concepts in Heterogeneous Catalysis, Jens K. Nørskov, Felix Studt, Frank Abild-Pedersen, Thomas Bligaard, Wiley-VCH, Weinheim 2014.
  • Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy, George A. Olah, ‎Alain Goeppert, ‎G. K. Surya Prakash, Wiley-VCH, Weinheim 2009.
  • CO2 reforming of CH4, Bradford, M.C.J., Vannice, M.A. Catalysis Reviews – Science and Engineering, 41 (1999) 1-42.
  • Synthesis of Solid Catalysts, K.P. de Jong (urednik/editor), Viley-VCH, Weinheim 2009.
  • Ostala literatura po dogovoru s predavateljem

Načini ocenjevanja

Ustni izpit in zagovor iz področja, obravnavanega na predavanjih. Projekt v pisni obliki študenti ustno zagovarjajo v diskusiji z nosilcem predmeta in ostalimi študenti.

Reference nosilca

Dr. Petar Djinović Med 2013-2018 vodja skupine za razvoj heterogenih katalizatorjev na Odseku za okoljske vede in inženirstvo na Kemijskem inštitutu v Ljubljani. Raziskuje na področju heterogene katalize, in sicer sinteze, karakterizacije in testiranja kovinskih in oksidnih nanomaterialov kot katalizatorjev v učinkovitih procesih pretvorbe ogljikovega dioksida, npr. proizvodnje sinteznega plina iz metana in ogljikovega dioksida, hidrogenacija CO2 do metana in pretvorbe ogljikovodikov (reakcije dehidrogenacije in selektivne oksidacije). V zadnjem času vse več pozornosti posveča uporabi in-situ in operando karakterizacijskih spektroskopskih tehnik za spremljanje dinamičnega obnašanja katalizatorjev med potekom kemijskih reakcij.

Diplomiral je leta 2006 iz kemijskega inženirstva na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani. Znanstveno kariero je začel leta 2006 na Kemijskem Inštitutu, na Odseku za katalizo in reakcijsko inženirstvo kot mladi raziskovalec, kjer je doktoriral 2010. Tekom podiplomskega študija (2009-2010) je 6 mesecev raziskoval na Politecnico di Torino (Torino, Italija) pod mentorstvom prof. Vito Specchia. Po opravljenem doktoratu je svojo raziskovalno pot nadaljeval na Odseku za okoljske vede in inženirstvu na Kemijskem inštitutu. V obdobju 2012-2013 je 12 mesecev deloval kot podoktorski raziskovalec na Max Planck Institut für Kohlenforschung pod mentorstvom Prof. Dr. Ferdija Schütha na procesih katalitske pretvorbe metana v metanol in dimetil eter. Od leta 2011 je sodelaval v 7 mednarodnih bilateralnih raziskovalnih projektih.

Je član organizacijskega odbora konference EAAOP6 (6th European Conference on Environmental Applications of Advanced oxidation processes) ki bo organizirana leta 2019 v Portrožu (http://eaaop6.ki.si).

1. DJINOVIĆ, Petar, OSOJNIK ČRNIVEC, Ilja Gasan, ERJAVEC, Boštjan, PINTAR, Albin. Influence of active metal loading and oxygen mobility on coke-free dry reforming of Ni-Co bimetallic catalysts. Applied catalysis. B, Environmental, ISSN 0926-3373. 2012, vol. 125, 259-270. [COBISS.SI-ID 5011482]

Impact factor: 9,4

2. ZABILSKY, Maxim, DJINOVIĆ, Petar, TCHERNYCHOVA, Elena, TKACHENKO, Olga P., KUSTOV, Leonid M., PINTAR, Albin. Nanoshaped CuO/CeO2 materials: effect of the exposed ceria surfaces on catalytic activity in N2O decomposition reaction. ACS catalysis, 2015, vol. 5, 5357-5365. [COBISS.SI-ID 5747482]

Impact factor: 10,6

3. VASILIADES, Michalis A., MAKRI, M.M., DJINOVIĆ, Petar, ERJAVEC, Boštjan, PINTAR, Albin, EFSTATHIOU, Angelos M. Dry reforming of methane over 5 wt. % Ni/Ce1−xPrxO2−δ catalysts: performance and characterisation of active and inactive carbon by transient isotopic techniques. Applied catalysis. B, Environmental, 2016, vol. 197, 168-183. [COBISS.SI-ID 5888794]

Impact factor: 9,4

4. ŽERJAV, Gregor, ARSHAD, Muhammad Shahid, DJINOVIĆ, Petar, JUNKAR, Ita, KOVAČ, Janez, ZAVAŠNIK, Janez, PINTAR, Albin. Improved electron-hole separation and migration in anatase TiO2 nanorod/reduced graphene oxide composites and their influence on photocatalytic performance. Nanoscale, 2017, vol. 9, 4578-4592. [COBISS.SI-ID 30337063]

Impact factor: 7,7

5. TERŽAN, Janvit, DJINOVIĆ, Petar, ZAVAŠNIK, Janez, ARČON, Iztok, ŽERJAV, Gregor, SPREITZER, Matjaž, PINTAR, Albin. Alkali and earth alkali modified CuOx/SiO2 catalysts for propylene partial oxidation: what determines the selectivity?. Applied catalysis. B, Environmental, ISSN 0926-3373. 2018, vol. 237, str. 214-227, doi: 10.1016/j.apcatb.2018.05.092. [COBISS.SI-ID 31445799]

Impact factor: 14,2

Univerzitetna koda predmeta: 3MAi06

Letnik: 1

Predavatelj:

ECTS: 9

Obseg:

  • Predavanja: 30 ur
  • Vaje: 30 ur
  • Samostojno delo: 210 ur

Vrsta predmeta: izbirni

Jeziki: angleški, slovenski

Metode poučevanja in učenja:
predavanja, projektno delo v laboratoriju pod vodstvom nosilca predmeta, predstavitve in interpretacija rezultatov projektov nosilcu in ostalim študentom v skupini.