powrót

Zespół Katalizy i Fizykochemii Ciała Stałego



Kierownik zespołu:

prof. dr hab. Zbigniew Sojka



 

 

Członkowie zespołu

 
prof. dr hab. Jerzy Datka
 
prof. dr hab. Krystyna Dyrek
 
prof. dr hab. Andrzej Kotarba     - www
 
dr hab. Barbara Gil
 
dr hab. Kinga Góra-Marek
 
dr hab. Krzysztof Kruczała
 
dr hab. Piotr Pietrzyk
 
dr hab. Witold Piskorz
 
dr Ewa Bidzińska
 
dr inż. Monika Gołda-Cępa
 
dr Joanna Gryboś
 
dr Gabriela Grzybek
 
dr inż. Paulina Indyka
 
dr Janusz Janas
 
dr Paweł Kozyra     - www
 
dr inż. Bartosz Marszałek     - www
 
dr Katarzyna Podolska-Serafin
 
dr Wiesław Roth
 
dr Paweł Stelmachowski
 
dr inż. Karolina Tarach
 
dr Stefan Witkowski
 
dr Filip Zasada
 
mgr Klaudia Ciura
 
mgr Joanna Duch
 
mgr Kinga Gołąbek
 
mgr Justyna Grzybek
 
mgr Tomasz Jakubek
 
mgr Wojciech Kaspera
 
mgr Aleksandra Korzeniowska
 
mgr Aldona Kostuch
 
mgr Aneta Krasowska
 
mgr Kamila Sobańska
 
mgr Justyna Tekla
 
mgr Sylwia Wójcik

Podstawowe informacje

 

 





Zespół katalizy i fizykochemii Ciała Stałego

założony w 1964 r przez prof. Adama Bielańskiego

.



Obecnie w skład zespołu Katalizy wchodzą trzy grupy badawcze:

1. Spektroskopii EPR, Modelowania Molekularnego i Nanochemii

2. Chemii Zeolitów

3. Chemii Powierzchni i Materiałów



GRUPA SPEKTROSKOPII EPR, MODELOWANIA MOLEKULARNEGO i NANOCHEMII

kierownik grupy: prof. dr hab. Zbigniew Sojka

członkowie grupy:
dr hab. Krzysztof Kruczała,dr hab. Witold Piskorz, dr Ewa Bidzińska, dr Paulina Indyka, dr Tomasz Mazur, dr Piotr Pietrzyk,
dr Katarzyna Podolska-Serafin, dr Kezhen Qi, dr Stefan Witkowski, dr Filip Zasada, mgr Maria Sojka

doktoranci:
mgr Joanna Gryboś, mgr Jan Kaczmarczyk,mgr Aneta Krasowska, mgr Kamila Sobańska, mgr Jadwiga Szczygieł

Profesorowie Honorowi:
prof. dr hab. Krystyna Dyrek, prof. dr hab. Adam Bielański



Tematyka badawcza:

Zespół prowadzi badania w zakresie spektroskopii i chemii powierzchni, modelowania molekularnego, katalizy heterogenicznej, chemii materiałów oraz chemii spożywczej. Badania te koncentrują się na ustaleniu związków pomiędzy strukturą elektronową i magnetyczną, a reaktywnością, w kontekście wyjaśnienia mechanizmu prostych i cyklicznych reakcji powierzchniowych, związanych z aktywacją małych cząsteczek (O2, NOx, COx, H2O, lotne związki organiczne). Obejmują one zastosowanie metod spektroskopowych, ze szczególnym uwzględnieniem elektronowego rezonansu magnetycznego, do opisu heterogenicznych układów funkcjonalnych i katalitycznych o niskiej symetrii, międzyfazowych procesów spinowych oraz reaktywności powierzchni. Głównymi obiektami badań są różnorakie lite, mikro i mezoporowate materiały funkcjonalne i nanokatalizatory tlenkowe, a także węgliki, repliki węglowe oraz polimery naturalne i syntetyczne.

Metodologia prowadzonych badań opiera się na integracji pomiarów doświadczalnych (spektroskopowych i kinetycznych) z modelowaniem molekularnym i obliczeniami teoretycznymi, z zastosowaniem układów modelowych odwzorowujących pożądane właściwości katalizatorów rzeczywistych. Zespół ma duże doświadczenie w charakteryzowaniu ciał stałych i powierzchni oraz badaniach reaktywności za pomocą szeregu technik spektroskopowych (EPR, IR, RS, XPS, UV-Vis), metod programowanych temperaturowo (TPR, TPD, TPSR), XRD i metod mikroskopowych (SEM/TEM), pomiarów pracy wyjścia (sonda Kelvina) oraz zaawansowanych obliczeń DFT.

Tematyka badawcze:

  • a) Struktura i reaktywność powierzchni modelowych układów katalitycznych zawierających paramagnetyczne jony metali przejściowych o różnej multipletowości spinowej, izolowane w diamagnetycznych matrycach. Badania spektroskopowe i obliczenia kwantowo-chemiczne
  • b) Procesy przeniesienia elektronu i spinu towarzyszące odwracalnemu wiązaniu i aktywacji i małych cząsteczek (O2, N2O, NOx, COx).

  • c) Chemia katalityczna reakcji deN2O, deNOx i deVOC (badania podstawowe i aplikacyjne)

  • d) Spektroskopia komputerowa EPR, IR i RS (obliczanie parametrów spektroskopowych metodami DFT, symulacja widm z zastosowaniem optymalizacji za pomocą algorytmów genetycznych)

  • e) Modelowanie molekularne procesów powierzchniowych oraz związków pomiędzy strukturą, właściwościami i aktywnością katalityczną (mikrokinetyka i termodynamika ab initio)

  • f) Synteza i funkcjonalizacja nanomateriałów tlenkowych o kontrolowanej morfologii

  • g) Polimerowe ogniwa paliwowe

  • h) Procesy rodnikowe w chemii spożywczej


Wybrane publikacje:

  1. M. Lezanska, P. Pietrzyk, Z. Sojka,
    “Investigations into the Structure of Nitrogen-Containing CMK-3 and OCM-0.75 Carbon Replicas and the Nature of Surface Functional Groups by Spectroscopic and Sorption Techniques”,
    J. Phys. Chem. C, 114, 1208-1216 (2010)

  2. F. Zasada, P. Stelmachowski, G. Maniak, J.-F. Paul, A. Kotarba, Z. Sojka,
    “Potassium Promotion of Cobalt Spinel Catalyst for N2O Decomposition––Accounted by Work Function Measurements and DFT Modelling”, Catal. Lett., 127, 126-131 (2009)

  3. P. Stelmachowski, G. Maniak, A. Kotarba, Z. Sojka,
    „Strong Electronic Promotion of Co3O4 towards N2O Decomposition by Surface Alkali Dopants”,
    Catal. Com. 10 (7), 1062-1065 (2009)

  4. A. Adamski, P. Zapała, P. Jakubus, Z. Sojka,
    “Structure and Surface Properties of Zirconia-Supported Molybdena Obtained by Slurry Deposition”,
    Top. Catal., 52, 993-1000 (2009)

  5. P. Stelmachowski, F. Zasada, G. Maniak, P. Granger, M. Inger, M. Wilk, A. Kotarba, Z. Sojka,
    „Optimization of Multicomponent Cobalt Spinel Catalyst for N2O Abatement from Nitric Acid Plant Tail Gases: Laboratory and Pilot Plant Studies”,
    Catal. Let. 130, 637-641 (2009).
  6. P. Pietrzyk, K. Podolska, Z. Sojka,
    „Resolving Conformation Dichotomy for Y- and T-Shaped Three-Coordinate NiI Carbonyl Complexes with Relativistic DFT Analysis of EPR Fingerprints”,
    Chem.-Eur. J., 15, 11802-11807 (2009)

  7. M. Inger, M. Saramok, M. Wilk, P. Stelmachowski, F. Zasada, G. Maniak, W. Piskorz, A. Adamski, A. Kotarba, Z. Sojka, P. Granger,
    “Katalizator do Niskotemperaturowego Rozkładu Tlenku Azotu(I) ze Strumienia Gazów Resztkowych z Instalacji Kwasu Azotowego, Low Temperature Catalyst for Nitrous Oxide Decomposition from Nitric Acid Plant Tail Gases”,
    Przemysł Chemiczny, 88(6), 730-733 (2009)

  8. M. Łabanowska, K. Dyrek, E. Bidzińska, T. Fortuna, S. Pietrzyk, I. Przetaczek, J. Rożnowski, R.C. Socha,
    „Effect of Sweeteners on Radical Formation in Starch Studied by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy”,
    Food Sci. Technol. Int., 15(4), 357-365 (2009)

  9. J. Trawczyński, B. Ura, A. Adamski, M.J. Illan-Gomez, A. Bueno-López, F.E. López-Suárez,
    ”Sr(Mg)TiO3: Effect of Synthesis Conditions on Properties and Reactivity in Diesel Soot Combustion”,
    Pol. J. Env. Stud., 18(1A) 237-242 (2009)

  10. L. Chmielarz, P. Kuśtrowski, Z. Piwowarska, B. Gil, A. Adamski, B. Dudek, M. Michalik,
    „Porous Clay Heterostructures (PCHs) Intercalated with Silica-Titania Pillars and Modified with Transition Metals as Catalysts for DeNOx Process”,
    Appl. Catal. B, 91, 449-459 (2009)

  11. T. Stawski, J. Szklarzewicz, A. Kotarba, P. Stelmachowski,
    “The Modifications of Copper Work Function by Layer-by-Layer Deposition of [W(CN)8]4− – Co2+ Bimetallic Nanolayers”,
    Polyhedron, 28, 473-478 (2009)

  12. Z. Sojka, M. Che,
    “Presentation and Impact of Experimental Techniques in Chemistry”,
    J. Chem. Ed., 85(7), 934-940 (2008)

  13. J. Babińska, K. Dyrek, A. Pieczka, Z. Sojka,
    „X and Q Band EPR Studies of Paramagnetic Centres in Natural and Heated Tourmaline”,
    Eur. J. Mineral., 20, 233-240 (2008)

  14. K. Kruczała, K. Szczubiałka, Ł. Łańcucki, I. Zastawny, K. Góra-Marek, K. Dyrek, Z. Sojka,
    „Spectroscopic Investigations into Degradation of Polymer Membranes for Fuel Cells Applications”,
    Spectrochimica Acta Part A, 69, 1337-1343 (2008)

  15. P. Stelmachowski, F. Zasada, W. Piskorz, A. Kotarba, J-F. Paul, Z. Sojka,
    „Experimental and DFT Studies of N2O Decomposition over Bare and Co-Doped Magnesium Oxide––Insights into the Role of Active Sites Topology in Dry and Wet Conditions”,
    Catalysis Today, 137, 423-428 (2008)

  16. A. Adamski, Z. Sojka,
    “EPR Studies on NO Interaction with MoOx/t-ZrO2 Catalysts Obtained by Slurry Deposition”,
    Catalysis Today, 137, 283-287 (2008)

  17. A. Adamski, B. Gil and Z. Sojka,
    “Role of Vanadium Sites in NO and O2 Adsorption Processes over VOx/CeO2-ZrO2 Catalysts – EPR and IR Studies”,
    Catalysis Today, 137, 292-299 (2008)

  18. W. Piskorz, F. Zasada, P. Stelmachowski, A. Kotarba, Z. Sojka,
    “Decomposition of N2O over the Surface of Cobalt Spinel: A DFT Account of Reactivity Experiments”,
    Catalysis Today, 137, 418-422 (2008)

  19. P. Pietrzyk, K. Podolska, Z. Sojka,
    „DFT Analysis of g and 13C Hyperfine Coupling Tensors for Model NiI(CO)nOLm (n = 1-4, L = H2O, OH-) Complexes Epitomizing Surface Nickel(I) Carbonyls”,
    J. Phys. Chem. A, 112, 12208-12219 (2008)

  20. M. Ruszak, M. Inger, S. Witkowski, M. Wilk, A. Kotarba, Z. Sojka,
    “Selective N2O Removal from the Process Gas of Nitric Acid Plants over Ceramic 12CaO•7Al2O3 Catalyst”,
    Catalysis Letters, 126, 72-77 (2008)

  21. W. Błaszczak, E. Bidzińska, K. Dyrek, J. Fornal, E. Wenda,
    „Effect of High Hydrostatic Pressure on the Formation of Radicals in Maize Starches with Different Amylose Content”,
    Carbohydrate Polymers, 74, 914-921 (2008)

  22. P. Tomasik, O. Michalski, E. Bidzińska, A. Cebulska-Wasilewska, K. Dyrek, M. Fiedorowicz, P. Olko,
    „Radioprotective Thermally Generated Free-radical Dextrins”,
    Chinese Science Bulletin, 53(7), 984-991 (2008)

  23. M. Łabanowska, E. Bidzińska, K. Dyrek, T. Fortuna, S. Pietrzyk, J. Rożnowski. R.P. Socha,
    „Cu2+ Ions as a Paramagnetic Probe in EPR Studies of Radicals Generated Thermally in Starch”,
    Starch, 60, 134-145 (2008)

  24. E. Wenda, A. Bielański,
    “The Phase Diagram of V2O5-MoO3-Ag2O System. Part III. Vanadium Rich Part of the Diagram”, J. Therm. Anal. Cal., 92, 921-929 (2008)

  25. E. Wenda, A. Bielański,
    „The Phase Diagram of V2O5-MoO3-Ag2O System. Part IV. Molybdenum Rich Part of the Diagram”, J. Therm. Anal. Cal., 92, 931-937 (2008)

  26. E. Wenda, A. Bielański,
    „The Phase Diagram of V2O5-MoO3-Ag2O System. Part V. Phase Diagram of the Ternary System”,
    J. Therm. Anal. Cal., 93, 973-976 (2008)

  27. F. E. López-Suárez, A. Bueno-López, M. J. Illán-Gómez, A. Adamski, B. Ura, J. Trawczynski,
    „Copper Catalysts for Soot Oxidation: Alumina Versus Perovskite Supports”,
    Environmental Science and Technology, 42 (20), 7670-7675 (2008)

  28. T. Fortuna, I. Przetaczek, K. Dyrek, E. Bidzińska, M. Łabanowska,
    „Some Physicochemical Properties of Commercial Modified Starches Irradiated with Microwaves”,
    Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 11(4), 2008

  29. P. Pietrzyk, F. Zasada, W. Piskorz, A. Kotarba, Z. Sojka, „Computational Spectroscopy and DFT Investigations into Nitrogen and Oxygen Bond Breaking and Bond Making Processes in Model deNOx and deN2O Reactions”,
    Catal. Today, 119, 219-227 (2007)

  30. A. Adamski, E. Tabor, B. Gil, Z. Sojka, “Interaction of NO and NO2 with the Surface of CexZr1-xO2 Solid Solutions -Influence of the Phase Composition”,
    Catalysis Today, 119 2007 114-119

Tematy prac doktorskich w latach 1990-2010:

  1. „Węglik molibdenu dotowany potasem jako katalizator modelowych reakcji hydroodazotowania i hydroodsiarczania ”

  2. „Badanie ścieżek aktywacji i przemian spinowo-elektronowych towarzyszących oddziaływaniu małych cząsteczek z powierzchniowymi kompleksami metali przejściowych w kontekście reakcji deNOx

  3. „Stabilizacja potasu na powierzchni czystych i domieszkowanych modelowych faz katalizatora żelazowego do odwodorniania etylobenzenu”

  4. „Modelowanie molekularne mechanizmu reakcji deN2O na wybranych układach tlenkowych”

  5. „Synteza, domieszkowanie, charakterystyka spektroskopowa i reaktywność nanoporowatego glinianu wapnia o strukturze majenitu”

  6. „Rozkład tlenku azotu(I) na modelowych katalizatorach tlenkowych”

  7. „Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych do wyznaczania parametrów widm EPR metodą symulacji komputerowej”

  8. „Oddziaływanie centrów niklowych w zeolitach z małymi cząsteczkami - badania spektroskopowe i modelowanie molekularne”




GRUPA CHEMII ZEOLITÓW

kierownik grupy: prof. dr hab. Jerzy Datka

członkowie grupy:
dr hab. Barbara Gil, dr hab. Kinga Góra-Marek, dr Paweł Kozyra, dr Wiesław Roth, dr inż. Karolina Tarach

doktoranci:
mgr Aleksandra Korzeniowska, mgr Bartosz Marszałek, mgr Justyna Tekla


Tematyka badawcza:

Zespół prowadzi badania katalizatorów będących zeolitami oraz materiałami mezoporowatymi. Stosujemy dwie główne metody badawcze: spektrometrię w podczerwieni IR (w badaniach IR mamy już znaczne doświadczenie), oraz obliczenia kwantowo-chemiczne. Stosujemy też inne metody badawcze: spektrometrię NMR oraz EPR, badania dyfraktograficzne (XRD), badania adsorpcyjne oraz testy katalityczne.


Tematy naszych badań są następujące:

-badania IR oraz obliczenie kwantowo-chemiczne centrów aktywnych na powierzchniach stałych katalizatorów, a zwłaszcza w zeolitach i materiałach mezoporowatych. Badamy zarówno centra kwasowe (będące centrami aktywnymi w procesach rafineryjnych i reakcjach typu „fine chemistry”), oraz kationy metali przejściowych (będące centrami aktywnymi w reakcjach „redox” (w tym „denox”)

- badania IR oraz obliczenia kwantowochemiczne oddziaływania centrów aktywnych w zeolitach i materiałach mezoporowatych z cząsteczkami reagentów. Badania te dostarczają informacji o aktywacji przez centra aktywne cząsteczek biorących udział w reakcjach katalitycznych

Grupa chemii zeolitów współpracuje z licznymi znaczącymi ośrodkami naukowymi krajowymi (Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Politechnika Krakowska), jak i zagranicznymi (Uniwersytety w Paryżu, Poitiers, Caen, Genui, Antwerpii, Namur, Cambridge).

Publikacje z ostatnich lat:


  1. B. Gil, A. Adamski,
    "Characterization of Iron Species in Thermally MFI-type Zeolites – a Complementary use of IR and EPR Spectroscopies"
    Micropor. Mesopor. Mater., 2010, 127, 82

  2. B. Gil, G. Kosova, J. Čejka,
    "Acidity of MCM-58 and MCM-68 Zeolites: FTIR Study"
    Micropor. Mesopor. Mater., 2010, 129, 256

  3. K. Góra-Marek
    "The Reduction and Oxidation of Co Species in Zeolites CoZSM-5 Studied by IR Spectroscopy"
    Catal. Today, 2009, 52, 1023

  4. S. Garg, K. Soni, G. M. Kumaran, R. Bal, K. Góra-Marek, J. K. Gupta, L. D. Sharma, G. M. Dhar,
    "Acidity and Catalytic Activities of Sulfonated Zirconia Inside SBA-15"
    Catal. Today, 2009, 141, 125

  5. K. Góra-Marek, H. Mrowiec, St. Walas,
    "Cobalt Sites in Zeolites FAU – IR Investigations"
    J. Molecular Structure, 2009, 923, 67

  6. J.-P. Gallas, J.-M. Goupil, A. Vimont, J.-C. Lavalley, B. Gil, J.-P. Gilson, O. Miserque,
    "Quantification of Water and Silanol Species on Various Silicas by Coupling IR Spectroscopy and in-situ Thermogravimetry"
    Langmuir, 2009, 25, 5825

  7. N. Žilkova, M. Bejblova, B. Gil, S.I. Zones, A. Burton, C.Y. Chen, Musilova-Pavlackova, G. Kosova, J. Čejka
    "The Role of the Zeolite Channel Architecture and Acidity on the Activity and Selectivity in Aromatic Transformations: the Effect of Zeolite Cages in SSZ-35 zeolite"
    J. Catal., 2009, 266, 79

  8. K. Góra-Marek, B. Gil, J. Datka
    "Quantitative IR Studies of the Concentration of Co2+ and Co3+ in Zeolites CoZSM-5 and CoFER"
    Appl. Catal., 2008, 353, 117

  9. P. Rejmak, E. Brocławik, K. Góra-Marek, M. Radoń, J. Datka,
    "Nitrogen Monoxide Interaction with Cu(I) Sites in Zeolites X and Y: Quantum Chemical Calculations and IR Studies"
    J. Phys. Chem. ,2008, 112, 17998

  10. K. Góra-Marek
    "Skeletal Vibrations in CoZSM-5 Affected by Adsorbed Molecules and Reduction/Oxidation of CO Species"
    J. Mol. Struct., 2008, 892, 331

  11. J. Załucka, P. Kozyra, M. Mitoraj, E. Brocławik
    "Cu+, Ag+, Na+ Cationic Sites in ZSM-5 Interacting with Benzene: DFT Modelling, and IR Study"
    Catal. Lett., 2008, 126, 241


Tematy prac doktorskich w latach 1990-2010:

  1. „Badanie heterogeniczności grup wodorotlenowych w zeolitach NaHZSM-5 metodą spektroskopii w podczerwieni”

  2. „Fizykochemiczna i katalityczna charakterystyka grup alkoksylowych w zeolitach”

  3. „Heterogeniczność grup OH w zeolitach badana metodą spektrometrii IR”

  4. „Właściwości katalityczne zeolitów”

  5. „Właściwości kationów Cu+ i Cu2+ w sieci zeolitu ZSM-5 i ich aktywności wobec CO, N2 i NO”

  6. „Właściwości kwasowe i drgania strukturalne zeolitów oraz materiałów zeolitopodobnych”

  7. „Badania spektroskopowe IR kationów metali przejściowych w zeolitach i ich oddziaływań z zaadsorbowanymi cząsteczkami”

  8. „Mechanizm oddziaływania jonów Cu+ i Ag+ w zeolitach z cząsteczkami reagentów (acetylen, eten, formaldehyd) i ich koadsorpcja z CO – modelowanie kwantochemiczne”




GRUPA CHEMII POWIERZCHNI I MATERIAŁÓW

kierownik grupy: dr hab. Andrzej Kotarba, prof. UJ

członkowie grupy:
dr Paweł Stelmachowski, dr Gabriela Grzybek

doktoranci:
mgr inż. Monika Gołda-Cępa, mgr Tomasz Jakubek, mgr Wojciech Kaspera, mgr Piotr Legutko



STRONA GRUPY


Tematyka badawcza:

Główną inspiracją do badań prowadzonych w grupie „Chemia powierzchni i materiałów” jest zrozumienie zjawisk i procesów zachodzących na granicy faz ciało stałe/gaz i zastosowanie tej wiedzy do preparatyki powierzchni o określonych właściwościach. W grupie prowadzone są badania zarówno od strony preparatyki ciał stałych i modyfikacji ich powierzchni oraz badania reaktywności (adsorpcja/desorpcja reagentów, test katalityczny). Cele badawcze koncentrują się na zagadnieniach zarówno czysto fundamentalnych, takich jak: modyfikacja właściwości elektronowych powierzchni poprzez dotowanie alkaliami, synteza nowych materiałów do zastosowań katalitycznych, jak i aplikacyjnych związanych z badaniami powierzchni katalizatorów przemysłowych, opracowywaniem patentów nowych układów katalitycznych oraz inżynierią powierzchni implantów.


 

Ostatnia modyfikacja danych: Katarzyna Podolska-Serafin, 2015-02-17 13:33:07
   

strona główna Wydziału Chemii