Schválené projekty 2015

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2015

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 52 908 039 Kč

Z toho 2.5% - 1 320 739 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultapřidělená částka v Kč
FBI  1 172 500
EKF  4 962 700
FAST  3 070 000
FS  8 256 000
FEI 12 282 100
HGF  5 433 000
FMMI  6 188 000
VC 10 223 000
CELKEM 51 587 300
KódSP2015/65
Název projektuOptimalizace přípravy katalyticky aktivních bionanočástic kovů
ŘešitelKratošová Gabriela Ing., Ph.D.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2015 - 31.12.2015
Předmět výzkumuV předchozích letech byly týmem řešitelů navrhovaného projektu připraveny nanočástice zlata a stříbra pomocí hnědých sladkovodních řas Mallomonas kalinae (MK) a Diadesmis gallica (DG). Výzkumný tým již dospěl k řadě výsledků, které byly patentovány a využity rovněž k sepsání dvou diplomových prací a v současné době se snaží postupy přípravy katalyticky aktivních bionanomateriálů optimalizovat s ohledem na jejich konkrétní aplikace (degradace nervově paralytických jedů (NPL) a oxidace CO).

Ve spolupráci se SÚJCHBO, v.v.i. budou optimalizovány testy degradace NPL, případně jejich simulantů. Snahou bude vylepšit přípravu katalyzátoru i podmínky degradace tak, aby bylo dosaženo kratších reakčních časů při dekontaminaci. Bude studován vliv pH na rychlost katalytické hydrolýzy NPL, nebo vliv přídavku dopantu ke katalyzátoru. Biokatalyzátory s obsahem nanozlata budou magneticky modifikovány, jelikož z literární rešerše se potvrzuje pozitivní vliv železa na katalytický rozklad NPL. Řešitelský tým se dále zaměří na přípravu dalších kovů biosyntézou (např. Ti a Zr), které mohou být při hydrolytickém rozkladu NPL a jejich simulantů rovněž katalyticky aktivní.

Ve spolupráci s IET VŠB-TUO byly provedeny experimenty oxidace CO katalyzované nanočásticemi zlata kotvenými na křemičitých schránkách DG. Optimalizace biosyntézy nanočástic vedla ke snížení jejich velikosti z původních 25 nm na méně než 10 nm a rovnoměrnější disperzi nanočástic na povrchu křemičitých schránek rozsivek, a to vše při zachování nenáročnosti a šetrnosti metody. Dosavadní výsledky z katalyzované oxidace CO potvrzují maximální konverzi 60% při 300°C. Současným problémem zůstává zejména stabilizace nanočástic za vyšších teplot, kterým se nelze vyhnout při kalcinaci materiálu před samotnou aplikací v katalýze. Z literární rešerše vyplývá, že při dokonalejší stabilizaci nanočástic by nedocházelo k jejich dalšímu růstu během kalcinace, což by mohlo vést ke zvýšení katalytické účinnosti při oxidaci CO. Pro stabilizaci nanočástic se nabízí několik možností. Vhodným zkombinováním s jílovými minerály lze zafixovat nanočástice v porézní struktuře aluminosilikátu. Dalším způsobem je magnetická modifikace, kdy přídavný oxid FeOx jednak nanočástice stabilizuje, a jednak přispívá ke spuštění katalytického cyklu již při nižších teplotách. Magneticky modifikovaný materiál lze připravit hned několika postupy a je potřebné otestovat, který bude nejvhodnější. Ferofluid lze s biomasou kombinovat za mokra i za sucha, v případě postupu za mokra je možné magneticky modifikovat samotnou biomasu ještě před biosyntézou, nebo naopak lze modifikovat již připravený biokompozit obsahující nanočástice. Zvýšení konverze CO by mohlo být rovněž dosaženo změnou a optimalizací podmínek během procesu katalytické oxidace CO (aktivací katalyzátoru v proudu vodíku místo He).

V rámci projektu by se výzkumný tým chtěl také zaměřit na phytosyntézu nanočástic (pilotní experimenty), konkrétně na biosyntézu nanočástic pomocí vyšších rostlin z oddělení Equisetophyta. Přesličky ve své struktuře obsahují rovněž amorfní oxid křemičitý, takže chemická podstata získaného kompozitu s obsahem nanočástic by zůstala podobná, jako v případě biosyntéz s křemičitými řasami.




Členové řešitelského týmuIng. Veronika Holišová
Ing. Zuzana Konvičková
Ing. Marta Natšinová
prof. Ing. Daniela Plachá, Ph.D.
Ing. Gabriela Kratošová, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cílem projektu je optimalizovat přípravu materiálů s obsahem kovových bionanočástic a experimentální metody jejich testování za účelem zvýšení katalytické účinnosti.

Konkrétní cíle:

1. Optimalizace přípravy kovových bionanočástic pomocí hnědých řas (MK, DG) a zástupců z čeledi přesličkovitých z prekurzorů kovů (úprava pH, kalcinace, magnetická modifikace).

2. Detailní charakterizace připravených materiálů s obsahem nanočástic mikroskopickými, spektroskopickými a krystalografickými metodami; určení parametrů významných pro katalytické aplikace (velikost částic, krystalinita, porozita, specifický povrch, zkoumání defektů krystalové struktury nanočástic, stanovení obsahu kovů).

3. Aplikace optimalizovaných materiálů s obsahem nanočástic v heterogenní katalýze při:
a) degradaci bojových látek, případně jejich simulantů,
b) katalytické oxidaci CO.

Časový harmonogram:
1. Příprava vzorků (II. - IX.)
2. Modifikace (III. - VIII.)
3. Charakterizace připravených materiálů (III. - X.)
4. Optimalizace metody, (IV. - VI.)
5. Hydrolýza bojových látek a jejich simulantů (III. - VII.)
6. Oxidace CO (V. - IX.)
7. Analýza a zpracování výsledků, příprava publikací (V. - XII.)

Plánované konkrétní a měřitelné výstupy projektu: 

1) 2x publikace v impaktovaném časopise, prezentace na konferenci Hazmat Protect 2015 a NanoOstrava 2015 
2) podpora experimentální stránky dvou disertačních a jedné diplomové práce, které jsou tematicky zaměřeny v souladu se zněním projektu
3) metodika optimalizovaného postupu přípravy katalyticky aktivních bionanočástic 
4) získání biomateriálu využitelného pro aplikace v oblasti katalýzy


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. Stipendia48000,-48000,-
3. Materiálové náklady28000,-11061,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby27000,-38322,-
6. Cestovní náhrady30000,-35617,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory14000,-14000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady147000,-
Uznané náklady147000,-
Celkem běžné finanční prostředky147000,-147000,-