Pokročilé nanovlákenné materiály na báze vysokoentropickej keramiky pre použitievo fotokatalýze / Advanced nanofibrous materials based on high entropy ceramicsfor application in photocatalysis

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Ivan Shepa
Prijímateľ	Ústav materiálového výskumu SAV
Celkový rozpočet	111 230,10 €
Príspevok poskytovateľa	111 230,10 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	september 2024
Koniec realizácie	august 2026
Kategória výskumníka	R2
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Heterogénna fotokatalýza je sľubným riešením problémov spojených s globálnym otepľovaním a energetickej krízy, pričom poskytuje udržateľnú úpravu vody a výrobu zeleného vodíka. Napriek rozsiahlemu výskumu stále existuje nedostatok komerčne dostupných účinných fotokatalyzátorov a tie, ktoré sú v súčasnosti dostupné, majú množstvo nevýhod, ako je napríklad nízka účinnosť v oblasti viditeľného svetla. Nano/mikrovlákna môžu pomôcť prekonať tieto nevýhody kombináciou vlastností pokročilých keramických materiálov s jedinečnou morfológiou a možnosťou použiť voľne stojace vláknité membrány a 3D štruktúry v aplikáciách, ako je heterogénna fotokatalýza. Vysokoentropická keramika, vrátane oxidov (HEO), oxynitridov (HEON) a nitridov (HEN) prvkov 4. a 5. skupiny periodickej tabuľky, je novou vznikajúcou triedou fotokatalyzátorov s absorbanciou v oblasti viditeľného svetla. Cieľom projektu ADAMANT je navrhnúť, syntetizovať a podrobne charakterizovať vlastnosti nových fotokatalytických materiálov pre účinnú degradáciu látok znečisťujúcich vodu na základe nových vysokoentropických keramických nano/mikrovláken pripravených bezihlovým elektrostatickým zvlákňovaním. Hlavnou myšlienkou je optimalizovať experimentálne podmienky elektrostatického zvlákňovania pre prípravu prekurzorových polymérnych kompozitných vlákien a vyvinúť profil tepelného spracovania na získanie vysokoentropických oxidových (HEO) keramických vlákien s celkovým zložením TiHfZrNbTaO11. Očakáva sa, že materiál HEO bude transformovaný viacstupňovou nitridáciou, aby sa získal N-dopovaný HEO, vysokoentropický oxynitridový keramický (HEON) vláknitý materiál a ďalej HEO/HEON mal by byt nitridovaný na vysokoentropický nitrid (HEN). Projekt sa zameriava na vytváranie nových vláknitých materiálov HEO, HEON a HEN, čím premosťuje priepasť medzi chémiou materiálov a vedou o materiáloch. Ide nad rámec súčasného stavu techniky a existujúcich riešení pri príprave nových materiálov s vysokou entropiou, berúc do úvahy rozsah materiálov, ktoré sa majú syntetizovať a charakterizovať. Vo fáze vývoja vláknitých materiálov sa budú používať polo priemyselné zariadenia, čo umožní jednoduchý prechod z laboratórnych aplikácií do veľkých priemyselných meradiel, čím sa vyrábajú 1D materiály a 3D siete so zlepšenou morfologickou komplexnosťou. Cieľom je riešiť komplexné globálne výzvy a posilniť integráciu výskumníkov z rôznych európskych krajín. Projekt je v súlade s aktivitami Európskeho výskumného priestoru, podporuje interdisciplinárny výskum a vedeckú excelentnosť. Ciele sú v súlade s presadzovaním programu Horizont Europe za ekologickejšiu, digitálnu a odolnejšiu Európu