velikost textu

Theoretical investigation of microporous materials for adsorption and catalysis

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Theoretical investigation of microporous materials for adsorption and catalysis
Název v češtině:
Teoretické studium mikroporézních materiálů pro využití v adsorpci a katalýze
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Miroslav Položij
Školitel:
prof. doc. RNDr. Petr Nachtigall, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Ota Bludský, Ph.D.
Lukasz Cwiklik, Dr.
Konzultant:
RNDr. Lukáš Grajciar, Ph.D.
Id práce:
144143
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Modelování chemických vlastností nano- a biostruktur (P1415)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
26. 9. 2017
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Mikroporézní materiály, MOF, zeolit, DFT, modelování, katalýza, reakční mechanismy.
Klíčová slova v angličtině:
Microporous materials, MOF, zeolite, DFT, modelling, catalysis, reaction mechanisms.
Abstrakt:
Abstrakt: Teoretické studium mikroporézních materiálů pro využití v adsorpci a katalýze Mikroporézní materiály jsou definovány přítomností pórů s průměrem menším než 2 nm. Do této skupiny spadají rozličné materiály, počínaje amorfními materiály a konče dobře definovanými krystalickými materiály, jako jsou zeolity nebo „metal organic frameworks“ (MOF, organokovové krystalické polymery). Mikroporézní materiály jsou velmi významné pro průmysl, kde jsou využívány pro adsorpci, jako molekulová síta nebo jako heterogenní katalyzátory. Nejdůležitější skupinou mikroporézních materiálů jsou zeolity, které jsou využívány jako katalyzátory pro krakování ropy. Využití zeolitů v katalýze je omezeno malým průměrem pórů, které tak nejsou přístupné pro větší molekuly. Toto omezení lze obejít použitím hierarchických zeolitů obsahujících mezopóry, díky kterým mají výrazně lepší difúzní vlastnosti. Cíle této práce lze rozdělit na dvě části. V první části byla studována struktura vrstevnatých a hierarchických zeolitů s cílem identifikovat strukturu nových materiálů a vytvořit spolehlivé teoretické modely pro studium hierarchických zeolitů. V druhé části práce byly studovány katalytické vlastnosti několika mikroporézních materiálů. Výsledky této práce byly použity pro identifikaci struktury řady materiálů, včetně zeolitu SAZ-1, zeolitů IPC-2, IPC-4, IPC-9 či IPC-10, získaných metodou ADOR, vrstevnatých zeolitů MCM-22P a MCM-56, či MOF CAU-10. Jedním z hlavních témat práce bylo zjištění struktury vrstevnatého zeolitu IPC-1P, odvozeného od zeolitu UTL, a rozsáhlé skupiny zeolitů, které je možné z IPC-1P syntetizovat. V celé práci byl kladen velký důraz na správný popis možných konformací materiálu a neuspořádanosti struktury, zejména u vrstevnatých zeolitů odvozených od MWW a zeolitu SAZ-1. Mimoto byly studovány katalytické vlastnosti MOF CuBTC a sodné formy zeolitu USY. Oba tyto materiály vykazují aktivitu jako Brønstedovy báze, přestože neobsahují typické bazické skupiny. Aktivita těchto materiálů byla spojena s tvorbou defektů v krystalické struktuře obou materiálů, a to jak trvalých defektů na povrhu mezopórů v USY, tak dočasně tvořených defektů v CuBTC. Klíčová slova: Mikroporézní materiály, Metal Organic Frameworks, Zeolity, Density Functional Theory, Modelování, Katalýza, Reakční Mechanismy
Abstract v angličtině:
Abstract: Theoretical investigation of microporous materials for adsorption and catalysis Microporous materials are defined by a presence of pores with diameter smaller than 2 nm. They comprise a large variety of materials from amorphous materials to very well defined crystalline materials like zeolites or metal organic frameworks. Microporous materials are industrially very important group of materials used for adsorption, gas capture, molecular sieving, or heterogeneous catalysis. Zeolites are by far the most important group of microporous materials due to their use as catalysts for the petroleum cracking. One of the main limitations of the zeolite use in catalysis is their limited pore size. This obstacle can be solved by use of hierarchical zeolites with a secondary mesopore network which allows overcoming the diffusion problems. The aims of this study can be divided into two parts. In the first part, the structures of two-dimensional and hierarchical zeolites were investigated theoretically to identify the structure of new materials and to obtain reliable models to study the hierarchical zeolites. In the second part, the catalytic properties of several microporous materials were modelled to explain their experimental activity. The results of this thesis were used to identify the structure of a large number of materials, including zeolite SAZ-1, ADOR zeolites IPC-2, IPC-4, IPC-9, or IPC-10, layered zeolites MCM-22P and MCM-56, or metal organic framework CAU-10. In particular, the structure of layered zeolite IPC-1P, derived from zeolite UTL, was investigated together with a large family of zeolites synthetized from it. A large emphasis was given on the correct description of all possible material structures including the structural disorder. The structural disorder was linked to material properties of the layered zeolites with MWW topology and the zeolite SAZ-1. The catalytic activities of metal organic framework CuBTC and Na-grafted zeolite USY were also investigated. Both materials are known experimentally to act as Brønsted bases despite the lack of basic catalytic centres. Their activity was linked to the defect in the structure; either permanent defect on the mesopore surface of USY or dynamically formed defects in CuBTC. Keywords: Microporous materials, Metal Organic Framework, Zeolite, Density Functional Theory, Modelling, Catalysis, Reaction Mechanisms
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Miroslav Položij 5.35 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Miroslav Položij 14.65 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Miroslav Položij 199 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Miroslav Položij 193 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Miroslav Položij 1.31 MB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Ota Bludský, Ph.D. 134 kB
Stáhnout Posudek oponenta Lukasz Cwiklik, Dr. 74 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 773 kB