Politechnika Łódzka Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska SYMPOZJUM „Zimna Plazma jako narzędzie Inżynierii Molekularnej” Dębowiec, 13-16 czerwca 2016 Organizator: Katedra Inżynierii Molekularnej Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechnika Łódzka Wólczańska 213, 90-924 Łódź, tel.: 631 3678
40
Embed
Post CMOS Devices Based on Semiconductor Nanowires · Katedra Energetyki i Pojazdów, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 13.00 Kinga Skalska „Wykorzystanie
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Politechnika Łódzka
Wydział Inżynierii Procesowej
i Ochrony Środowiska
SYMPOZJUM
„Zimna Plazma jako narzędzie Inżynierii Molekularnej”
Dębowiec, 13-16 czerwca 2016
Organizator: Katedra Inżynierii Molekularnej Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechnika Łódzka Wólczańska 213, 90-924 Łódź, tel.: 631 3678
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
15.00 Powitanie uczestników Sympozjum i otwarcie obrad: Jacek Tyczkowski Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
15.15 Ewa Tyczkowska-Sieroń „Zimna plazma w eradykacji drobnoustrojów – perspektywy zastosowania” Zakład Biologii Środowiskowej, Wydział Wojskowo-Lekarski, Uniwersytet Medyczny w Łodzi
15.45 Anna Głowacka „Grzyby pleśniowe w suszonych owocach, ziołach i przyprawach – potencjalne możliwości wykorzystania zimnej plazmy do ich niszczenia” Zakład Biologii Środowiskowej, Wydział Wojskowo-Lekarski, Uniwersytet Medyczny w Łodzi
16.15 Justyna Markiewicz „Perspektywy praktycznego zastosowania urządzenia do generowania zimnej plazmy kINPen MED®. Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
16.35 Przerwa kawowa
Plazma w nanoinżynierii powierzchni
17.15 Iwona Krawczyk-Kłys „Plazmowa technologia ekologicznego klejenia elastomerów na skalę przemysłową" Zakład Innowacyjnych Technologii Polimerowych, Instytut Przemysłu Skórzanego w Łodzi
17.45 Maciej Makowski „Analiza ilościowa hydrofobowych nanostruktur krzemo-węglowych otrzymanych metodą plazmową” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
18.05 Michal Młotek „Zastosowanie wyładowania barierowego do modyfikacji powierzchni tworzyw sztucznych” Katedra Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska
18.35 Zakończenie obrad
19.30 Dyskusja w blasku ogniska, podsumowująca dzień obrad
SYMPOZJUM
„Z
imn
a P
lazm
a j
ako
narzęd
zie
In
żyn
ierii
Mo
leku
larn
ej”
Dęb
ow
iec,
13
-16
czerw
ca 2
01
6
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
10.10 Joanna Łojewska “Badania in situ kalcynacji blachy kantalowej używanej do formowania nośników strukturalnych” Zespół kinetyki reakcji heterogenicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński
10.40 Ewelina Piwowarczyk „Synteza, aktywacja i regeneracja katalizatora kobaltowo palladowego do utleniania metanu” Zespół kinetyki reakcji heterogenicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński
11.00 Magdalena Chrzan „Badania in situ FTIR centrów aktywnych typowych nośników używanych w katalizie” Zespół kinetyki reakcji heterogenicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński
11.20 Damian Chlebda „Badania in situ reakcji utleniania metanu” Zespół kinetyki reakcji heterogenicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński
11.40
Jacek Balcerzak "Analiza XPS elektrokatalitycznie aktywnych warstw rutenowych poddanych utlenianiu i redukcji w module Cat-cell spektrometru Kratos AXIS Ultra" Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
12.00 Przerwa kawowa
12.30
Dobiesław Nazimek „Nanostrukturalny fotokatalizator a III Wojna Światowa” Katedra Energetyki i Pojazdów, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
13.00
Kinga Skalska „Wykorzystanie procesów katalitycznych do usuwania zanieczyszczeń w fazie gazowej” Zakład Technik Inżynierii Środowiska, WIPOS, Politechnika Łódzka
13.30
Ryszard Kapica „Wytwarzanie cienkich warstw katalitycznych metodą nakładania plazmowego oraz ich zastosowanie w procesie dopalania lotnych węglowodorów” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
14.00
Piotr Tracz „Wytwarzanie nanokatalizatorów metodą depozycji plazmowej i badania ich aktywności w reakcji metanizacji CO2” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
14.20 Zakończenie obrad
14.30 Obiad
15.30 Wycieczka do Tężni Solankowej w Dębowcu
19.30 Kolacja połączona z dyskusją podsumowującą dzień obrad
SYMPOZJUM
„Z
imn
a P
lazm
a j
ako
narzęd
zie
In
żyn
ierii
Mo
leku
larn
ej”
Dęb
ow
iec,
13
-16
czerw
ca 2
01
6
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
10.10 Grzegorz Lota „Kondensatory elektrochemiczne” Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika
Poznańska
10.40 Łukasz Kolanowski „Wpływ modyfikacji materiałów węglowych na pojemność kondensatorów elektrochemicznych” Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska
11.00 Łukasz Jóźwiak „Elektrokatalizatory o budowie przestrzennej (3D)” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
11.20 Bogdan Ulejczyk „Zastosowanie wyładowania z barierą dielektryczną do wytwarzania wodoru z etanolu” Katedra Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska
11.50
Jan Sielski „Nanostrukturalne elektrody elektrochemiczne z amorficznych szkliw germanowęglowych wytwarzane w plazmie niskotemperaturowej” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
12.10 Przerwa kawowa
Kataliza plazmowa
12.40
Krzysztof Krawczyk „Procesy katalityczne i skojarzone plazmowe-katalityczne w procesach chemicznych” Katedra Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska
13.10
Longin Chruściński „Synergistyczne oddziaływanie między plazmą i katalizatorem” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
13.40 Zamknięcie obrad
13.50 Obiad
14.50 Wycieczka do działo-mistrza Czesława Kanafki
20.00 Podsumowanie dnia obrad w towarzystwie „grillowanych produktów”
SYMPOZJUM
„Z
imn
a P
lazm
a j
ako
narzęd
zie
In
żyn
ierii
Mo
leku
larn
ej”
Dęb
ow
iec,
13
-16
czerw
ca 2
01
6
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
Nie pędzlem a plazmą, czyli różne aspekty wykorzystania plazmy
10.00 Otwarcie obrad
10.10 Andrzej Huczko „Nepalskie peregrynacje, czyli plazma w cieniu Himalajów” Pracownia fizykochemii nanomateriałów, Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski
10.40 Agnieszka Dąbrowska „Mały reaktor, wielkie możliwości – o syntezie spaleniowej nanomateriałów” Pracownia fizykochemii nanomateriałów, Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski
11.00 Sławomir Kuberski „Potencjalne zastosowania plazmy w inżynierii środowiska” Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
11.30 Bartosz Małachowski „Charakterystyka i zastosowanie puchu modyfikowanego z zastosowaniem plazmy niskotemperaturowej w odzieży alpinistycznej” Pracownia Sprzętu Alpinistycznego Małachowski
11.50 Zakończenie i podsumowanie Sympozjum – Jacek Tyczkowski Katedra Inżynierii Molekularnej, WIPOS, Politechnika Łódzka
12.30
Obiad
14.30 Wyjazd
W programie podano tylko nazwiska prelegentów (pełna lista autorów jest
umieszczona w "Streszczeniach").
SYMPOZJUM
„Z
imn
a P
lazm
a j
ako
narzęd
zie
In
żyn
ierii
Mo
leku
larn
ej”
Dęb
ow
iec,
13
-16
czerw
ca 2
01
6
SSTTRREESSZZCCZZEENNIIAA
8
Plazma w biomedycynie
9
Zimna plazma w eradykacji drobnoustrojów – perspektywy zastosowania
Ewa Tyczkowska-Sieroń1, Justyna Markiewicz
2,
Anna Głowacka1, Jacek Tyczkowski
2
1Zakład Biologii Środowiskowej. Wydział Wojskowo-Lekarski, Uniwersytet Medyczny
w Łodzi 2Katedra Inżynierii Molekularnej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska,
W prezentowanej prelekcji przedstawiony będzie krótki przegląd wpływu
nierównowagowej plazmy o ciśnieniu atmosferycznym na komórki mikroorganizmów. W ostatnim czasie na świecie uzyskano bardzo interesujące wyniki w tym zakresie otwierające zupełnie nowe możliwości dla zastosowania plazmy w medycynie. Większość badań dotyczy jednak komórek bakterii, natomiast nasz zespół prowadzi badania dotyczące wpływu plazmy na komórki grzybów z rodzaju Candida oraz alg z rodzaju Prototheca. Badania prowadzone są we współpracy Zakładu Biologii Środowiskowej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi z Katedrą Inżynierii Molekularnej Politechniki Łódzkiej. Opracowując uzyskane wyniki skoncentrowaliśmy się na trzech podstawowych zagadnieniach. Po pierwsze zwróciliśmy uwagę na różnice w działaniu bójczym plazmy na komórki grzybów i alg, gdzie badaliśmy wpływ parametrów plazmy na uśmiercanie różnych rodzajów niszczonych mikroorganizmów. W kolejnym etapie badań podjęliśmy próbę wyjaśnienia mechanizmów działania plazmy na badane mikroorganizmy. Ostatni poruszany problem dotyczy zmian genotypowych i fenotypowych w komórkach, które zostały poddane subletalnemu działaniu plazmy. Omawiając ten problem główną uwagę skupiliśmy na ustaleniu zmian w lekooporności oraz w metabolizmie grzybów z rodzaju Candida, sprawdzając zdolność przyswajania węgla z różnych węglowodanów i zmianę aktywności enzymów hydrolitycznych wydzielanych przez badane grzyby.
Prowadzone przez nas badania mogą otworzyć nowe możliwości leczenia kandydoz i prototekoz powierzchniowych, które przy zaburzeniu lokalnych warunków środowiskowych we wrotach zakażenia, mogą prowadzić do rozwoju ciężkich zakażeń narządowych. Słowa kluczowe: Candida albicans, Prototheca sp., zimna plazma atmosfe-ryczna, inaktywacja mikroorganizmów, cechy fenotypowe
10
Grzyby pleśniowe w suszonych owocach, ziołach
i przyprawach – potencjalne możliwości wykorzystania
zimnej plazmy do ich niszczenia
Anna Głowacka1, Ewa Tyczkowska-Sieroń
1,
Barbara Grzesiak1, Magdalena Gajewska
2
1Zakład Biologii Środowiskowej. Wydział Wojskowo-Lekarski, Uniwersytet Medyczny
w Łodzi 2Instytut Przemysłu Rolno-Spożywczego im. Prof. Wacława Dąbrowskiego
Celem badań była analiza występowania grzybów pleśniowych w suszonych
owocach, ziołach i przyprawach pochodzących z upraw ekologicznych i konwencjonalnych ze szczególnym uwzględnieniem: - identyfikacji składu jakościowego grzybów pleśniowych na podstawie cech makro- i mikroskopowych grzybni występujących w badanych produktach, - określenia zawartości mykotoksyn (sumy aflatoksyn B1, B2, G1, G2 i ochratoksyny A, - oceny wrażliwości wyizolowanych grzybów pleśniowych na naturalne preparaty: galgant, bertram, piperyna, wyciąg z zielonej herbaty, ekstrakt z czosnku.
Wstępne wyniki badań wykazały, że najczęściej występującymi grzybami pleśniowymi w badanych produktach (czosnek, cebula, koperek, pietruszka, bazylia, oregano, estragon, tymianek, gałka muszkatołowa, curry, kurkuma, daktyle, figi, chipsy bananowe, rodzynki) były: Aspergillus niger, A. flavus, Penicillium spp., Mucor spp., Alternaria. Największą zawartość aflatoksyn i ochratoksyny A [µg/kg] odnotowano w produktach zakupionych w sieci hipermarketów, w większości przypadków różniły się one istotnie w porównaniu do produktów pochodzących ze sklepów ekologicznych. Szczepy grzybów pleśniowych wyizolowane z owoców, ziół i przypraw wykazały największą wrażliwość na ekstrakt z czosnku, piperynę i galgant. Oprócz naturalnych preparatów, które mogłyby znaleźć zastosowanie do eradykacji grzybów pleśniowych znajdujących się w owocach, ziołach i przyprawach, rozważamy możliwość niszczenia tych grzybów za pomocą zimnej plazmy, ponieważ mamy świadomość, że konserwant musi spełniać szereg wymogów i norm, aby można go było stosować w przemyśle spożywczym. Konserwant nie może być toksyczny, drażniący i uczulający, powinien być bezwonny, bezbarwny i nie posiadać smaku. Obróbka zimną plazmą pozwoliłaby wyeliminować trudności związane z zastosowaniem konserwantów. Słowa kluczowe: grzyby pleśniowe, zioła, mieszanki przyprawowe,
Procesy klejenia rozmaitych mieszanek gumowych są stosowane na szeroką skalę w wielu gałęziach przemysłu, np. w przemyśle obuwniczym, motoryzacyjnym, maszynowym. Jakość i wytrzymałość tworzonych tam złączy klejowych zależy przede wszystkim od struktury powierzchni klejonych elementów oraz rodzaju stosowanego kleju. Powszechnie stosowana obróbka powierzchni mieszanek gumowych chemicznymi metodami mokrymi oraz klejenie ich za pomocą klejów rozpuszczalnikowych stanowią metodykę odbiegającą daleko od norm obowiązujących w "zielonej chemii". Nic więc dziwnego, że poszukuje się nowych, ekologicznych metod przygotowania powierzchni gum do klejenia oraz przeprowadzenia ich procesu klejenia.
Prowadzone od wielu lat przez naszą grupę badania dostarczają nie tylko istotnych wyników w obszarze badań podstawowych, poszerzających obecną wiedzę w zakresie mechanizmów klejenia na poziomie molekularnym rzeczywistych wieloskładnikowych układów mieszanek gumowych, ale również mają umożliwić opracowanie długo oczekiwanej, kompleksowej i przede wszystkim ekologicznej metody klejenia mieszanek gumowych wytworzonych na bazie kopolimerów styrenowo-butadienowo-styrenowych (SBS), powszechnie stosowanych w przemyśle. Jednakże mocno ograniczona wiedza na temat procesów plazmowych zachodzących na tak złożonych powierzchniach, jak powierzchnie mieszanek gumowych, gdzie oprócz kopolimeru SBS występuje szereg innych komponentów (np. sadza, krzemionka, plastyfikatory, przeciwutleniacze), jak też wiele niejasności w procesach klejenia takich powierzchni klejami dyspersyjnymi, wymagała podjęcia kolejnych intensywnych badań w tym zakresie.
W prezentowanej pracy do aktywacji powierzchni zastosowano obróbkę w niskociśnieniowej plazmie nierównowagowej. Proces klejenia przeprowadzany był między innymi z udziałem wodnych dyspersji poliuretanowych. Zarówno obróbka w plazmie, jak i klejenie za pomocą klejów dyspersyjnych traktowane są jako procedury w pełni ekologiczne. Badania zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju na podstawie umowy nr PBS3/A5/51/2015
Słowa kluczowe: obróbka plazmowa, guma przemysłowa, adhezja , klej dyspersyjny
14
Analiza ilościowa hydrofobowych nanostruktur krzemo-węglowych otrzymanych metodą plazmową
Maciej Makowski, Jan Sielski, Jacek Tyczkowski
Katedra Inżynierii Molekularnej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka e-mail: [email protected]
Nadanie odpowiednich właściwości powierzchni materiałów ceramicznych
może mieć ogromny wpływ i znaczenie na ich zastosowanie w różnych gałęziach
przemysłu oraz w życiu codziennym. Jedną z tych właściwości jest
hydrofobowość powierzchni. Metoda plazmowej polimeryzacji, którą posłużono
się do uzyskania powierzchni hydrofobowej na ceramicznym podłożu, jest
stosunkowo innowacyjna, nowoczesna i stale rozwijana. Zastosowanie tej
technologii pozwala na depozycję cienkiej warstwy krzemowo-węglowej na
powierzchni ceramik, nadając jej właściwości wysoce hydrofobowe.
Poprzez umiejętne kontrolowanie i sterowanie parametrami procesu
technologicznego można modyfikować strukturę materiału w taki sposób, aby
nadać powierzchni odpowiednie właściwości. Jedną z metod, która pozwala na
określenie zależności pomiędzy parametrami procesu a uzyskaną strukturą
powierzchni jest ilościowej analiza obrazu. Analiza obrazu służy do wydobywania
ze zdjęć istotnych informacji, takich jak liczba, pole powierzchni oraz średnica
analizowanych obiektów. Zliczanie obiektów znajdujących się w określonym
obszarze obrazu jest jednym z głównych wyzwań w analizie obrazu. Celem
niniejszej pracy jest ilościowa analiza obrazów uzyskanych za pomocą
Rys. 2. Wpływ wyładowania barierowego na obecność grup funkcyjnych na powierzchni polietylenu
Słowa kluczowe: wyładowanie barierowe, modyfikacja powierzchni, polietylen
Bibliografia: 1. A. Kordus, Plazma - właściwości i zastosowanie w technice. Warszawa, 1985. 2. M. Żenkiewicz, Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw
wielkocząsteczkowych, WNT, Warszawa, 2000.
1 2
3
16
Inżynieria molekularna katalizatorów
17
Badania in situ kalcynacji blachy kantalowej używanej do formowania nośników strukturalnych
A. Knapik
1, P. Jodłowski
2, A.Kołodziej
3, J. Łojewska
1*
1Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii, Kraków
2Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej
Kondensatory elektrochemiczne są urządzeniami służącymi do
magazynowania energii w wyniku ładowania podwójnej warstwy elektrycznej na
granicy faz elektroda/elektrolit.. Z uwagi na wysokie przewodnictwo do budowy
elektrod wykorzystywane są najczęściej materiały węglowe o dużej powierzchni
właściwej.
Prowadzone są nieustannie prace badawcze mające na celu modyfikację
materiałów węglowych pod kątem ich zastosowania w kondensatorach
elektrochemicznych. Jednym z ważniejszych kierunków tych badań jest
wytworzenie na powierzchni węgli dodatkowych grup funkcyjnych zawierających
heteroatomy. W wyniku zachodzących dodatkowych reakcji redoks na granicy
faz elektroda/elektrolit z udziałem wspomnianych grup funkcyjnych następuje
wzrost pojemności układu (tzw. efekt pseudopojemnościowy). Jedną z metod
jest modyfikacja plazmą, opisana w literaturze [1-3].
Metoda modyfikacji niskotemperaturową plazmą jodową zmienia parametry
fizykochemiczne materiałów węglowych. Badania elektrochemiczne wykazały
wzrost pojemności kondensatora elektrochemicznego pracującego na bazie
materiału modyfikowanego [3].
Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
przyznanych na podstawie decyzji numer DEC-2013/10/E/ST5/00719.
Słowa kluczowe: superkondensatory, efekt pseudopojemnościowy, niskotemperaturowa plazma
Bibliografia: 1. G. Lota, J. Tyczkowski, R. Kapica, K. Lota, E. Frackowiak, Carbon materials modified
by plasma treatment as electrodes for supercapacitors, J. Power Sources, 195, (2010), 7535-7539
2. G. Lota, K. Lota, R. Kapica, J. Tyczkowski, K. Fic, E. Frackowiak, Influence of Plasma Treatment on Hydrogen Electrosorption Capacity by Carbon Electrodes, Int. J. Electrochem. Sci., 10, (2015), 4860-4872
3. G. Lota, J. Tyczkowski, P. Makowski, J. Balcerzak, K. Lota, I. Acznik, D. Pęziak-Kowalska, Ł. Kolanowski, The modified activated carbon treated with a low-temperature iodine plasma used as electrode material for electrochemical capacitors, Mater. Lett., 175, (2016), 96-100
29
Elektrokatalizatory o budowie przestrzennej (3D)
Łukasz Jóźwiak, Jacek Balcerzak, Jacek Tyczkowski
Katedra Inżynierii Molekularnej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka e-mail: [email protected]
Istotą działania elektrokatalizatora jest przyspieszenie wymiany ładunków
w reakcjach redukcji–utleniania. Interesujące nas zjawiska przebiegają na
powierzchni elektrokatalizatora. Im większa jest powierzchnia wymiany ładunku
tym większe gęstości prądu można otrzymać. Jednak nawet w przypadku
znacznego rozwinięcia powierzchni, warunkiem sprawnego działania samego
systemu pozostaje dobre jego przewodnictwo elektronowe oraz zapewnienie
odpowiedniego transportu masy do jego powierzchni.
Naturalną odpowiedzią na powyższe założenia są elektrokatalizatory
osadzone na strukturalnym przestrzennym i sztywnym nośniku będącym
jednocześnie dobrym przewodnikiem elektronowym posiadającym nanoporowatą
strukturę. Jedną zaś z koncepcji wykonania takiego układu jest kodepozycja
plazmowa z mieszaniny prekursorów właściwego katalizatora oraz nośnika
strukturalnego.
Utworzona plazmowo struktura katalizatora przestrzennego powinna
charakteryzować się mniejszą średnicą porów i większym rozproszeniem ziaren
katalizatora w stosunku do elektrokatalizatorów dystrybuowanych np. poprzez
mechaniczne osadzanie zawiesin. Większe rozproszenie na powierzchni
przewodzących porów prowadzi do lepszego wykorzystania elektrokatalizatora
i daje możliwości minimalizacji jego masy z utrzymaniem liczby przenoszonego
ładunku w czasie.
W prezentacji omówione będą podstawowe założenia molekularnej
konstrukcji elektrokatalizatorów typu 3D oraz przedstawione zostaną wstępne
wyniki dotyczące wytwarzania i struktury układu otrzymanego w wyniku
depozycji plazmowej z mieszaniny akrylonitrylu i dikarbonylocyklopentadienyl-
kobaltu I.
Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
przyznanych na podstawie decyzji numer: DEC-2012/07/B/ST8/03670.
Słowa kluczowe: inżynieria molekularna, elektrokataliza, katalizatory 3D, kodepozycja plazmowa
30
Zastosowanie wyładowania z barierą dielektryczną do wytwarzania wodoru z bioetanolu
Celem pracy było jednoczesne zobrazowanie topografii powierzchni
i przewodnictwa elektrycznego takich warstw. Badania te wykonano za pomocą
mikroskopu sił atomowych (AFM) Nanoscope III d firmy Veeco wyposażonego
w przystawkę Extended Tuna (zakupioną do tych badań). Warstwy do badań
wytwarzano w niskotemperaturowej plazmie RF (13,56 MHz). Badany materiał
w postaci cienkiej warstwy, grubości około 200 nm, naniesionej na złotą
elektrodę skanowano przy różnych wartościach napięcia pomiędzy tą elektrodą
a igłą AFM. Skład pierwiastkowy wytworzonych materiałów, oznaczony techniką
EDX, wykazał zawartość 60% atomów węgla oraz 40% atomów germanu.
Przeprowadzone badania AFM potwierdziły rozmieszczenie przewodzącej
fazy, na powierzchni materiału, w postaci izolowanych nano-wysp. Wykazano, że
skanowanie powierzchni z potencjałem przyłożonym do elektrody pod warstwą,
prowadzi do reakcji redox, zachodzących na powierzchni nano-wysp.
Przyłożenie potencjału ujemnego do złotej elektrody powodowało zamykanie
kanałów przewodzących wskutek zjawiska redukcji, proces ten był jednak
odwracalny. W przypadku skanowania z potencjałem dodatnim powierzchnia jest
nieodwracalnie utleniana, w wyniku czego widoczne jest w obrazie topografii
uniesienie tego obszaru o około 1 nm.
Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
przyznanych na podstawie decyzji numer: DEC-2012/07/B/ST8/03670.
Słowa kluczowe: uwudornione warstwy germanowęglowe, nanostruktura,
reakcje redox
32
Kataliza plazmowa
33
Procesy katalityczne i skojarzone plazmowe-katalityczne w procesach chemicznych
Krzysztof Krawczyk, Bogdan Ulejczyk, Michał Młotek
Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska e-mail: [email protected]
Mimo licznych rozwiązań technicznych i zakazu stosowania niektórych
rozpuszczalników, emisja szkodliwych gazów do atmosfery w procesach
przemysłowych jest nadal duża. Dotyczy to szczególnie lotnych związków
organicznych (VOC), podtlenku azotu i metanu.
Najważniejszym problemem w procesach rozkładu szkodliwych
zanieczyszczeń jest ich niskie stężenie w oczyszczanych gazach, dlatego w celu
uniknięcia nadmiernego zużycia energii, proces ich rozkładu powinien być
prowadzony w niskich temperaturach. Warunki takie łatwo można uzyskać
w niektórych wyładowaniach elektrycznych np. w nierównowagowej plazmie
wyładowania ślizgowego. Wyładowanie to może być z powodzeniem
zastosowane do rozkładu szczególnie trwałych zanieczyszczeń występujących
w gazach przemysłowych. Procesy plazmowego oczyszczania gazów mogą być
prowadzone dla wysokich natężeń przepływu gazu zawierającego różne
początkowe stężenia usuwanej substancji.
Badania rozkładu trwałych związków chemicznych w plazmie nierówno-
wagowej wyładowania ślizgowego prowadzono w reaktorach laboratoryjnych
i w wielkolaboratoryjnych.
W plazmie nierównowagowej wyładowania ślizgowego zachodzi częściowe
utlenianie N2O do NO, który może być następnie wykorzystany do produkcji
kwasu azotowego. Obserwowano również korzystny wpływ rozwiązania
polegającego na skojarzeniu plazmy wyładowania ślizgowego z działaniem
katalizatorów na przebieg procesu rozkładu podtlenku azotu, lotnych związków
organicznych, przemianę metanu w wyższe węglowodory oraz rozkład smół
zawartych w gazie po pirolizie biomasy.
Opracowano metodę otrzymywania aktywnego i trwałego katalizatora
kobaltowego (bez promotorów lub z domieszkami z grupy lantanowców), który
pozwala w znaczny sposób zmniejszyć emisję podtlenku azotu w procesie
utleniania amoniaku. Katalizator ten może być stosowany zarówno jako
samodzielne złoże lub w układzie dwustopniowym z siatkami platynowo-
rodowymi.
Praca została sfinansowana przez NCBiR, nr umowy PBS2/A1/10/2013.
Słowa kluczowe: toluen, podtlenek azotu, metan, wyładowanie ślizgowe, katalizatory
34
Synergistyczne oddziaływanie między plazmą i katalizatorem
Longin Chruściński
Katedra Inżynierii Molekularnej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka e-mail: [email protected]
Niskotemperaturowa plazma zastosowana w reaktorach plazmowych
z katalizatorem powoduje modyfikację katalizatorów stosowanych
w heterogenicznej katalizie gazów, jak konwersja CO2, reforming węglowodorów,
dopalanie gazów VOC. Prace [1-4] wykazały, że plazma oddziaływująca
z katalizatorem powoduje wystąpienie dodatkowych efektów zwiększających
wydajność procesów, jak zwiększenie selektywności i szybkości reakcji.
Zjawisko to określone zostało terminem synergia. Są to dodatkowe efekty
występujące tylko w przypadku połączenia działania plazmy z katalizatorem.
Suma efektów jest większa niż w przypadku katalizy bez plazmy i plazmy bez
katalizatora. Synergizm plazmowej katalizy jest złożonym zjawiskiem, które
wynika ze złożoności procesów oddziaływań plazma - katalizator. Oddziaływania
te można podzielić na dwie grupy. W pierwszych, zarówno plazma, jak
i katalizator, niezależnie wpływają na powierzchnię, na której zachodzą procesy.
Składniki plazmy (jony, elektrony, fotony) zmieniają powierzchnię katalizatora.
Katalizator także wpływa na powierzchnię reakcji obniżając próg aktywacji dla
pewnych reakcji. Drugi rodzaj oddziaływań wynika z pewnej współzależności
między plazmą a katalizatorem. Plazma wpływa na właściwości katalizatora,
katalizator na właściwości plazmy. Plazma może modyfikować funkcje pracy
i morfologię katalizatora, zmieniając działanie katalizatora. Właściwości
katalizatora, takie jak stała dielektryczna i jego morfologia, wpływają z kolei na
właściwości plazmy blisko powierzchni, jak dystrybucja pola elektrycznego
i energia elektronów.
Słowa kluczowe: synergia, plazma, kataliza
Bibliografia: 1. E. C. Neyts, K. Ostrikov, M. K. Sunkara, Plasma Catalysis: Synergistic Effects at the
Nanoscale, Chemical Review, 115, (2015), 13408-13446. 2. J. Van Durme, J. Dewulf, C. Leys, H. Van Langenhove, Combining non-thermal
plasma with heterogeneous catlysis in wate gas treatment: A review, Applied Catalysis B: Enviroment, 78, (2008), 324-333.
3. A. M. Vandenbroucke, R. Morent, N. De Geyter, C. Leys, Non-thermal plasmas for non-catalytic VOC abatement, Journalof Hazardous Materials, 195, (2011), 30-54.
4. H. L. Chen, H. M. Lee, S. H. Chen, M. B. Chang, S. J. Yu, S. N. Li, Removal of Volatile organic Compounds by Single-Stage and Two-Stage Plasma Catalysis Systems: A Review of the Performance Enhancement Mechanisms, Current Status, and Suitable Applications, Environment Science and Technology, 43, (2009), 2216
35
Nie pędzlem a plazmą, czyli różne aspekty
zastosowania plazmy
36
Nepalskie peregrynacje, czyli plazma w cieniu Himalajów
Andrzej Huczko
Pracownia Fizykochemii Nanomateriałów, Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski e-mail: [email protected]
W pierwszej części prezentacji przedstawiony zostanie krótko zakres prac
badawczych grupy plazmowej prowadzonej przez prof. Deepaka Subedi
w School of Science, Kathmandu University (KU), Nepal. Prace te dotyczą
głównie badań nad plazmą nierównowagową generowaną pod ciśnieniem
atmosferycznym (DBD), a także jej ewentualnych zastosowań. Następnie
przedstawione zostaną badania własne prowadzone we współpracy ze
studentami i badaczami z KU, dotyczące syntezy wybranych nanomateriałów
(głównie nanowęgli) przy wykorzystaniu techniki syntezy spaleniowej. Choć nie
wykorzystuje ona wyładowań elektrycznych, to ma z plazmą wiele wspólnego:
realizowane reakcje chemiczne przebiegają w warunkach odbiegających od
równowagowych, zaś ich temperatury sięgają kilku tysięcy K, a więc są zbliżone
do plazmy termicznej. A w końcowej części prezentacji... pokazany będzie
dzisiejszy Nepal – jego ludzie, przyroda i problemy.
Słowa kluczowe: plazma DBD, synteza spaleniowa, nanowęgle, Nepal
37
Mały reaktor, wielkie możliwości – o syntezie spaleniowej nanomateriałów
Agnieszka Dąbrowska
Pracownia Fizykochemii Nanomateriałów, Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski e-mail: [email protected]
Samorozprzestrzeniająca się synteza wysokotemperaturowa SSW (ang.
SHS; Self-propagating High-temperature Synthesis) [1] jest egzotermicznym,
samopodtrzymującym się procesem typu redox, który może być wykorzystany do
produkcji nowych nanomateriałów (rys. 1). Po zainicjowaniu reakcja przebiega
szybko (od ułamków do kilku sekund) i często w warunkach nierównowagowych
co pozwala na syntezę szeregu produktów o strukturach niemożliwych do
otrzymania innymi metodami. Dobrym przykładem są nanowłókna węglika
krzemu (NWSiC) oraz rozwarstwione materiały grafenopochodne [2]. Mimo
swoich liczych zalet SSW ma kilka poważnych ograniczeń utrudniających jej
zastosowanie na skalę przemysłową, m.in. podatność na zmianę warunków
początkowych oraz niedostateczną znajomość mechanizmu zachodzących
procesów i wynikające stąd trudnośc przy optymalizacji. W celu przezwyciężenia
tych niedogodności prowadzi się badania parametryczne oraz rozwija metody
diagnostyki in situ. Syntezowane nanomaterialy mogą zostać wykorzystane m.in.
jako napełniacze nanokompozytów.
Rys. 1. Reaktory wykorzystywane do syntezy spaleniowej wraz z przykładowymi
produktami i nanokompozytami z napełniaczem NWSiC.
Słowa kluczowe: synteza spaleniowa, nanomateriały, nanokompozyty
Bibliografia:
1. A. Huczko, M. Szala, A. Dąbrowska, Synteza spaleniowa materiałów
nanostrukturalnych, WUW, Warszawa 2011
2. A. Huczko, A. Dąbrowska, M. Kurcz, Grafen. Synteza. Właściwości. Zastosowania,
WUW, Warszawa 2016, w druku
38
Potencjalne zastosowania plazmy w inżynierii środowiska
Sławomir M. Kuberski
Katedra Inżynierii Molekularnej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka e-mail: [email protected]
Jako zjonizowany gaz cząsteczki plazmy łatwo wchodzą w reakcje z różnymi
substancjami chemicznymi, co pozwala na rozkład związków toksycznych,
modyfikacje struktur polimerowych, niszczenie bakterii i grzybów.. Wolne rodniki,
tlen atomowy oraz inne cząsteczki czy jony wykazują inaktywacyjne właściwości
w stosunku do wielu mikroorganizmów. Pod wpływem plazmy pomiędzy tlenem,
azotem i parą wodną zachodzą reakcje, w których powstają substancje o silnym
działaniu destrukcyjnym i dekontaminującym.
Wśród zastosowań środowiskowych najbardziej zaawansowaną jest
technologia obróbki wody pitnej, w której szkodliwy dla środowiska chlor był
zastępowany ozonem wytwarzanym w wyładowaniach barierowych. Obecnie na
świecie pracuje ponad 3000 instalacji ozonowania wody pitnej,
Inne środowiskowe zastosowania ozonu generowanego w wyładowaniach
barierowych w powietrzu bądź tlenie obejmują: sterylizację powietrza, wody,
gleby, powierzchni i opakowań; usuwanie tlenków azotu (NOx), ditlenek siarki
(SO2), metali ciężkich i lotnych związków organicznych (VOCs) powstających
w procesie malowania, lakierowania, spalania odpadów szpitalnych i innych
procesach chemicznych; recykling i usuwanie zanieczyszczeń, szczególnie
w procesach utylizacji niektórych grup odpadów; rozkład i spalanie odpadów
organicznych, lotnych i stałych spalin z silników. Dodatkową zaletą jest to, że
zostają również usunięte inne zanieczyszczenia, takie jak lotne związki