Fakulteta za podiplomski študij

Materiali kot katalizatorji za čiščenje vode in zraka

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

Cilji in kompetence

Cilj tega predmeta je podati študentom celostna teoretična in praktična znanja o katalizatorjih, ki se uporabljajo za čiščenje vode in zraka v moderni heterogeni katalizi.

Študenti pridobijo potrebne kompetence za sintezo katalizatorjev v sinteznem laboratoriju, pravilni izbor karakterizacijskih metod za pripravljene materiale in njihovo testiranje v izbrani katalitski reakciji ter za interpretacijo rezultatov.

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

/

Vsebina

1. Uvod v heterogeno katalizo

1.1 Heterogena kataliza

1.2 Lastnosti katalizatorja za heterogeno katalizo

1.3 Vrednotenje učinkovitosti katalizatorja

1.4 Oblikovanje katalizatorja

1.4.1 Sinteza

1.4.2 Katalitski testi

1.4.3 Napredna karakterizacija

1.5 Razvoj katalizatorja

1.5.1 Laboratorijski nivo

1.5.2. Industrijski nivo

2. Napredni oksidacijski procesi za čiščenje vode

2.1 Katalizatorji in oksidanti

2.1.1 Katalizatorji tipa Fenton

2.2 Fotokatalizatorji in UV/sončna svetloba

2.2.1 TiO2 kompoziti kot primer

3. Katalitsko čiščenja zraka

3.1 Katalizatorji za katalitsko oksidacijo

3.1.1 Dvo- in več-kovinski katalizatorji za delovanje pri sobni temperaturi

3.2 Katalizatorji za fotokatalitsko oksidacijo

3.2.1 TiO2 kompoziti kot primer

Temeljna literatura in viri

Izbirna:

  • G. Ertel, H. Knozinger, F. Schuth, J. Weitkamp, Handbook of Heterogeneous Catalysis, Wiley, Weinheim, 2008.
  • E. Roduner, Understanding catalysts, TUTORIAL REVIEW ChemSocRev 2014.
  • Izbrane spletne strani in pregledni znanstveni članki za posamezna področja objavljeni v zadnjih petih letih/ Selected websites and review scientific articles on specific areas published in the last five years.

Načini ocenjevanja

Študent pripravi projekt na temo izbrane skupine katalizatorjev v pisni obliki. Študent zagovarja projekt v ustni obliki, v diskusiji z nosilcem predmeta in ostalimi študenti.

Reference nosilca

Prof. dr. Nataša Novak Tušar je vodja skupine za katalizo na Oseku za anorgansko kemijo in tehnologijo na Kemijskem inštitutu v Ljubljani. Dodatno je zaposlena na Univerzi v Novi Gorici kot izredna profesorica kemije. Trenutno se pri svojih raziskavah osredotoča na razvoj novih katalizatorjev za izboljšanje proizvodnih sistemov energijskih in okoljskih tehnologij kot so pridobivanje kemikalij in goriv iz biomase ter čiščenje vode in zraka.

Nataša Novak Tušar je diplomirala iz kemijske tehnologije leta 1991 in doktorirala iz kemije leta 2000 na Univerzi v Ljubljani. Pred doktoratom je bila eno leto zaposlena v industriji (DINOS, podjetje za recikliranje odpadkov) in eno leto na Fraunhofer inštitutu za okolje (Fraunhofer Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie) v Schmallenbergu v Nemčiji. Med 2003 in 2004 je bila na enoletnem postdoktorskem usposabljanju z štipendijo evropske unije (Individual Marie Curie Fellowship) na sinhrotronu ELETTRA in Univerzi v Trstu v Italiji. Med 2010 in 2015 je bila zaposlena v Centru odličnosti za nizkoogljične tehnologije (CONOT) v Ljubljani. Kot predstavnica Slovenije aktivno deluje v upravnih odborih EU COST akcije FP1306 (Valorisation of lignocellulosic biomass side streams for sustainable production of chemicals, materials and fuels using low environmental impact technologies 2014-2018) in EU COST akcije FP1306 TD1203 (Food waste valorisation for sustainable chemicals, materials and fuels (EUBis) 2012-2016).

Od leta 2015 je članica upravnega odbora ENMIX (European Nanoporous Materials Institute of Excellence) in od leta 2016 je članica upravnega odbora EFCATS (European Federation of Catalysis Societies).

2017 je predsedovala 2nd International Conference on New Photocatalytic Materials for Environment, Energy and Sustainability (NPM-2): https://1drv.ms/f/s!Akqn2OX4TYNIk5MAlEBx2Te1XOLbGg

1. ŠULIGOJ, Andraž, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška, RISTIĆ, Alenka, MAZAJ, Matjaž, VERHOVŠEK, Dejan, NOVAK TUŠAR, Nataša. TiO [sub] 2-SiO [sub] 2 films from organic-free colloidal TiO [sub] 2 anatase nanoparticles as photocatalyst for removal of volatile organic compounds from indoor air. Applied catalysis. B, Environmental, ISSN 0926-3373. [Print ed.], May 2016, vol. 184, str. 119-131, ilustr. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337315302459/pdfft?md5=d04d1b95f643aae5ebfbb017ab36e59e&pid=1-s2. 0-S0926337315302459-main.pdf, doi: 10.1016/j.apcatb.2015.11.007. [COBISS.SI-ID 5823258]

IF = 9.45

2. BIRSA ČELIČ, Tadeja, GRILC, Miha, LIKOZAR, Blaž, NOVAK TUŠAR, Nataša. In situ generation of Ni nanoparticles from metal-organic framework precursors and their use for biomass hydrodeoxygenation. ChemSusChem, ISSN 1864-564X. Online izd., May 2015, vol. 8, iss. 10, str. 1703-1710. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201403300/epdf, doi: 10.1002/cssc.201403300. [COBISS.SI-ID 5667866]

IF = 7.12

3. POPOVA, Margarita, SZEGEDI, Agnes, RISTIĆ, Alenka, NOVAK TUŠAR, Nataša. Glycerol acetylation on mesoporous KIL-2 supported sulphated zirconia catalysts. Catalysis science & technology, ISSN 2044-4753, Nov. 2014, vol. 4, iss. 11, str. 3993-4000. http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2014/cy/c4cy00548a, doi: 10.1039/C4CY00548A. [COBISS.SI-ID 5518362]

IF = 5.43

4. POPOVA, Margarita, RISTIĆ, Alenka, LAZAR, Karoly, MAUČEC, Darja, VASSILEVA, Mihaela, NOVAK TUŠAR, Nataša. Iron-functionalized silica nanoparticles as a highly efficient adsorbent and catalyst for toluene oxidation in the gas phase. ChemCatChem, ISSN 1867-3880, 2013, vol. 5, issue 4, str. 986-993, doi: 10.1002/cctc.201200562. [COBISS.SI-ID 5150746]

IF = 5.04

5. NOVAK TUŠAR, Nataša, MAUČEC, Darja, RANGUS, Mojca, ARČON, Iztok, MAZAJ, Matjaž, COTMAN, Magda, PINTAR, Albin, KAUČIČ, Venčeslav. Manganese functionalized silicate nanoparticles as a fenton-type catalyst for water purification by advanced oxidation processes (AOP). Adv. funct. mater. (Print), 2012, vol. 22, issue 4, str. 820-826. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201102361/abstract, doi: 10.1002/adfm.201102361. [COBISS.SI-ID 4863514]

IF = 9.77

Univerzitetna koda predmeta: 3MAi07

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. • vaje iz sinteze in karakterizacije katalizatorjev za čiščenje vode in zraka pod vodstvom nosilca predmeta. • predstavitev in interpretacija rezultatov samostojnega projekta ostalim študentom v skupini in diskusija pod vodstvom nosilca predmeta.