Kałęcki Jakub
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Elektroanalizy Chemicznej
Przygotowanie i charakterystyka nowych nanostrukturalnych materiałów do elektrokatalitycznej redukcji tlenu oraz ditlenku węgla
Jakub Kałęcki
Promotor: Dr Beata Dembińska
Uzależnienie naszej cywilizacji od elektryczności, powiązane z pozyskiwaniem jej w głównej mierze z paliw kopalnych, przyczynia się do rosnącej emisji antropogenicznego ditlenku węgla. Do źródeł gazów cieplarnianych zaliczają się również przemysł oraz paliwa transportowe. Jako ograniczenie przynajmniej dwóch z tych źródeł coraz częściej doceniane są reakcje redukcji tlenu oraz ditlenku węgla, o czym w ostatnim dziesięcioleciu świadczy tempo badań nad nimi oraz pilotażowych i skomercjalizowanych aplikacji.
Pierwsza z reakcji stanowi nieodłączny element ogniw paliwowych, czyli urządzeń zamieniających energię chemiczną substancji bezpośrednio w energię elektryczną. Druga natomiast jest perspektywicznym źródłem paliw o obniżonym bądź zerowym śladzie węglowym. Reakcje elektroredukcji tlenu oraz ditlenku węgla wymagają zastosowania katalizatorów, gdyż niekatalizowane zachodzą z kinetyką niepozwalającą na praktyczne zastosowanie. Jednak również w obecności tych materiałów wciąż występują problemy z ich selektywnością, trwałością oraz wysokim nadpotencjałem reakcji.
Celem mojej pracy magisterskiej była synteza oraz pomiar aktywności katalizatorów omawianych reakcji. Pierwszy z nich został przygotowany na bazie metaloorganicznego kompleksu platyny, zaimpregnowanego na utlenionym grafenie. Materiał ten został przebadany pod kątem redukcji tlenu wprost po zaimpregnowaniu i po wyprażeniu w temperaturze 200 – 800 °C. Ten sam związek platyny wykorzystałem do przygotowania katalizatorów badanych względem redukcji CO2, w oparciu o utleniony grafen oraz sadzę węglową. Pomiar aktywności oparty został w tym przypadku na analizie produktów redukcji, adsorbujących się na pierścieniu platynowym wykorzystanej w pomiarach elektrody wirującej. W ten sam sposób został przebadany katalizator elektroredukcji CO2 zawierający układ nanocząstek palladu oraz tlenku renu (IV) dodanego z myślą o obniżeniu adsorpcji wodoru na katalizatorze. Ostatni układ do elektroredukcji O2 stanowiły osadzone na utlenionej sadzy węglowej ziarna platyny z dodatkiem irydu w celu określenia jego wpływu na ilość wytwarzanego produktu pośredniego reakcji – nadtlenku wodoru.