Schválené projekty 2013

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2013

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 50 297 tis.Kč

Z toho 2.5%  - 1 257 425 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultačástka v tis. Kč
FBI 1 384
EKF 5 219
FAST 3 132
FS 11 112
FEI 12 608
HGF 7 091
FMMI 7 130
CNT 1 363
CELKEM 49 039

Rezerva 575,- Kč
825,- Kč Fond účelových prostředků (nevyčerpaná rezerva z roku 2012)

KódSP2013/110
Název projektuNové nanomateriály s obsahem přechodných kovů pro katalytický rozklad N2O
ŘešitelKuboňová Lenka Ing., Ph.D.
Školitel projektuprof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2013 - 31.12.2013
Předmět výzkumuOxid dusný N2O patří mezi látky poškozující stratosférickou ozónovou vrstvu. Spolu s oxidem uhličitým se významně podílí na skleníkovém efektu. Antropogenní činnost přispívá cca. 6% z celkového vlivu N2O na skleníkový efekt, tuto produkci je potřeba snížit z více než 70%. Největším průmyslovým zdrojem emisí N2O je z výroby kyseliny dusičné HNO3 a dále procesy, kde se HNO3 používá jako oxidační činidlo či dochází k oxidaci amoniaku a aminů.
Rozklad N2O na přirozené složky ovzduší – kyslík a dusík – je jednoduchou a elegantní metodou pro snížení emisí N2O v odpadních plynech. Za použití katalyzátoru je možno dosáhnout téměř 100% konverze N2O při teplotě pod 400°C v závislosti na složení odpadního plynu. Pro katalytický rozklad bylo v posledních letech testováno množství katalyzátorů různého typu, např. oxidy kovů, směsné oxidy, zeolity s vázanými ionty přechodných kovů. Chemisorpce N2O a následná desorpce O2 jsou urychlovány přítomností přechodných kovů (např. Co, Cu, Fe, Ni). V navrhovaném projektu bude zkoumána aktivita a stabilita stávajících, upravených a/nebo nově připravených nanomateriálů založených na různé matrici (hydrotalcity, uspořádané křemičité materiály) a různém složení přechodných kovů (Co, Mn, aj.) a promotorů (alkalické kovy). Katalyzátory budou studovány za simulovaných procesních podmínek, které vychází ze skutečných podmínek a složení odpadního plynu z výroby kyseliny dusičné.

Členové řešitelského týmuIng. Lenka Kuboňová, Ph.D.
Ing. Svatopluk Michalik
prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Správná volba složení a zvolená metoda přípravy katalyzátorů je zásadní pro každou katalyticky řízenou reakci jakou je také rozklad N2O. Klíčovými parametry při přípravě katalyzátorů o vysoké aktivitě jsou správná volba prekurzoru či matrice (hydrotalcity, křemičité materiály, aj.), chemikálií obsahující aktivní složky a promotory (přechodné kovy, alkalické kovy, vzácné kovy), rozpouštědel, parametrů syntézy (teplota, čas, pH), aj. K dispozici máme kobaltové katalyzátory připravené z hydrotalcitových prekurzorů impregnované alkalickými kovy (Na, K, Cs) metodou „pore filling“ a uspořádané křemičité materiály s přechodným kovem Co spolu s promotorem ze vzácného kovu připravené tzv. MDD (molecular designed dispersion) metodou.
Katalytický rozklad N2O je v laboratorních podmínkách nastaven podle reálných podmínek a složení odpadního plynu z výroby kyseliny dusičné. Nejprve je katalyzátor třeba aktivovat v inertu po určitou dobu, poté je připuštěn N2O. Maximální teplota rozkladu N2O je nastavena na 450°C, poté je sledována aktivita katalyzátoru za nižších teplot v intervalu 30°C. Celkový průtok je nastaven na 100 ml/min., reakční směs se skládá z nosného plynu (He nebo N2) a N2O (1000 ppm). Pokud je z výsledků rozkladu N2O patrná vysoká aktivita katalyzátoru, je proveden pokus rozkladu N2O za reálných podmínek, složení plynu: nosný plyn (He nebo N2), N2O (1000 ppm), O2 (5 mol%), H2O (3 mol%) a NO (200 ppm). Zdrojem plynů jsou tlakové láhve s technickými plyny a certifikovanými kalibračními směsmi, pro regulaci průtoků plynu se používají automatické průtokoměry. Pro analýzu vstupní a výstupní plynné směsi jsou k dispozici kontinuální IČ spektrometry (N2O, NOx), kvadrupolový hmotnostní spektrometr a plynový chromatograf s hmostnostním detektorem.
Spolu s probíhajícími katalytickými testy je třeba zajistit charakterizaci připravených katalyzátorů. Jedná se především o určení jejich texturních vlastností (měrný povrch BET, průměr pórů a jejich distribuce) pomocí sorpce N2, charakterizace struktury materiálů pomocí infračervené spektroskopie (FT-IR), jejich prvkové složení pomocí atomové absorpční spektrometrie (AAS) nebo skenovací elektronové mikroskopie (SEM), jejich rozklad za zvýšených teplot pomocí termogravimetrické analýzy (TGA), aj.
Cílem projektu je nalezení souvislostí mezi katalytickými a fyzikálně chemickými vlastnostmi studovaných nanomateriálů, objasnění jejich katalytických účinků a optimalizace postupu přípravy a složení pro získání aktivního a stabilního katalyzátoru.

Časový harmonogram
Leden 2013 – duben 2013: měření katalytické aktivity stávajících katalyzátorů a jejich charakterizace.
Květen 2013 – září 2013: úprava stávajících katalyzátorů a/nebo příprava nových katalyzátorů na základě získaných informací z měření katalytického rozkladu N2O, optimalizace postupu přípravy a složení, charakterizace katalyzátorů.
Říjen 2013 – prosinec 2013: ověření katalytické aktivity a stability.

Dosažené výsledky budou prezentovány na mezinárodní konferenci SSCHE (Slovak Society of Chemical Engineering) v roce 2013 konané na Slovensku. Případně je možné aktivně se zúčastnit mezinárodního sympozia NOEA (Nitrogen Oxides Emission Abatement) 2013, které se bude konat v Polsku. Obě konference jsou velmi vhodné pro navrhovaný projekt a pro řešitele, jakožto studenty doktorského studia, budou obohacením o nejnovější poznatky nejen dané problematiky snižování emisí N2O. Výsledky řešení projektu budou prezentovány formou přednášky a posteru a poté v impaktovaném časopise, z konference SSCHE: Chemical Papers, případně z konference NOEA: Catalysis Today.
Dále je plánováno zaslání výsledků do některého impaktovaného časopisu zaměřeného na katalýzu: Applied Catalysis Environmental B, Journal of Molecular Catalysis, Journal of Catalysis.


Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia72000,-72000,-
3. Materiálové náklady25000,-15082,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby40000,-36507,-
6. Cestovní náhrady3000,-16411,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory5000,-5000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady145000,-
Uznané náklady145000,-
Celkem běžné finanční prostředky145000,-145000,-