Nanostrukturní materiály pro katalýzu a ochranu životního prostředíNanostrukturní materiály pro katalýzu a ochranu životního prostředí

Řešitel tématu: Ing. Petr Krtil, CSc.
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.

Současné chemické technologie produkující paliva, chemické látky a farmaceutické přípravky jsou převážně založeny na heterogenně katalyzovaných chemických reakcích. S rostoucími nároky na ochranu životního prostředí, které se promítají do politických a legislativních opatření, roste i potřeba vývoje vysoce selektivních chemických procesů pro produkci (zelené) energie, účinné využívání přírodních energetických zdrojů a pro procesy odstraňování polutantů z vody a ovzduší v průmyslových a městských aglomeracích. Ochrana životního prostředí vyžaduje dále detailní znalost potenciální toxicity samotných nanomateriálů, kterými mohou být jak vlastní katalyzátory tak i některé polutanty, např. částice produkované při spalování fosilních paliv.
Vytčených cílů lze dosáhnout základním a aplikovaným výzkumem zaměřeným na dosud nevyzkoušené procesy chemické transformace, které se budou opírat o unikátní vlastnosti nových katalyzátorů. Takový výzkum má nutně multidisciplinární charakter, vyžadující mobilizaci přístrojových a lidských kapacit z oblastí věd o materiálech, katalýzy, elektrochemie, elektrokatalýzy a fotokatalýzy, s důrazem na zvládnutí syntézy, chemické a strukturní analýzy a chemie pevných látek. Základní výzkum povede k pochopení vztahu mezi strukturou, reaktivitou a katalytickou či elektrochemickou funkcí nových materiálů, což následně umožní jejich cílenou modifikaci pro daný účel. Společným rysem aplikovaného výzkumu selektivních a vysoce účinných katalytických transformací je praktický vývoj vysoce strukturovaných pevných látek s katalyticky aktivními místy, které jsou charakterizovány vysokým stupněm organizace od atomární úrovně až po nanoměřítko. Optimalizace aktivity nanomateriálů pro příslušnou aplikaci v katalýze a konverzi energie je základním, nikoli však jediným cílem výzkumu. Na principu předběžné opatrnosti je např. třeba zkoumat veškeré nové nanomateriály s ohledem na jejich potenciální toxicitu a možné problémy při jejich uvolnění do životního prostředí, včetně studií in vivo.