Osnovna istraživanja - ćir

172060 Нов приступ дизајнирању материјала за конверзију и складиштење енергије

Министарство просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије

Врста пројекта:

Основна истраживања

Трајање пројекта

2011. - 2014.

Координатор пројекта:

ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду

Реализатори пројекта:

• ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду;
• Хемијски факултет, Универзитет у Београду;
• Технички факултет у Бору, Универзитет у Београду

Руководилац пројекта:

Др Амалија Трипковић, научни саветник
ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду, Његошева 12, 11000 Београд

Број истраживача:

16

Тема и циљ пројекта:

Истраживања на пројекту су базирана на новом приступу дизајнирању материјала за примену у уређајима за директну конверзију хемијске и сунчеве енергије у електричну (гориви спрегови и соларне ћелије) и за складиштење енергије (суперкондензатори и Li-јон батерије). Пројекат се састоји из 3 подпројекта:
1. Утицај морфологије површине на каталитичку активност
2. Синтеза и карактеризација нанокатализатора
3. Синтаза и карактеризација материјала за складиштење енергије

Први и други подпројекат обухватају дизајнирање материјала за конверзију хемијске у електричну енергију у горивим спреговима, базиранo на корелацији између макроскопске активности и нано структуре материјала. Каталитичка активност и стабилност ових материјала испитиваће се у реакцијама у горивом спрегу H2(CO)/O2, као и у оксидацијама CH3OH и HCOOH. Испитују се модел системи (миникристали Pt и монокристалне биметалне легуре Pt) са циљем одређивања, карактеризације и стабилизације активних места за одређену реакцију. Користе се теоријске DFT калкулације за успостављање корелације између активности и површинске морфологије. Корелација између кристалографске структуре наночестица и монокристала омогућава дизајнирање ефикасних и стабилних нанокатализатора. Синтетизоваће са и неплатински катализатори на бази оксида прелазних метала и њихових легура.

Трећи подпројекат обухвата истраживања вишекомпонентних електродних и суперкондензаторских ситнозрних материјала на бази оксида племенитих и прелазних метала и/или угљеничних материјала, њихово добијање сол-гел поступком, хемијско-структурну и електрохемијску карактеризацију. Ови композитни материјали могу наћи примену и у процесима електрохемијске синтезе, резградње загађивача жиботне средине и заштите од корозије. Истраживања су усмерена у два правца:
a) Испитивање композитних материјала на бази оксида метала и/или угљеничних материјала за складиштење
b) Испитивање фотокаталитичке активности оксида титана и бакра.

За карактеризацију ових материјала користе се електрохемијске, спектроскопске и микроскопске методе.

Најзначајнији резултати:

На основу предложених истраживања очекују се следећи резултати:

• Детекција и карактеризација морфолошких елемената на модел системима (површинска острва нано димензија, степенице, терасе, кластери);

• Одређивање морфолошких елемената који су активна места за испитиване реакције;

• Синтеза и стабилизација активних места у циљу добијања ефикасних катализатора;

• Показаће се како легирајући метали утичу на промену електронске структуре Pt у легури у односу на чист метал као и на степен сегрегације метала у легури;

• Показаће се какав ефекат ове промене имају на активност и стабилност катализатора у реакцији;

• Одредиће се најбољи легирајући метал за одређену реакцију;

• Синтетизоваће се нанокатализатори који по карактеристикама одговарају Pt-skin структури;

• Синтетизоваће се неплатински катализатори;

• Биће развијен и оптимизован поступак синтезе више врста композитних материјала велике капацитивности (угљенични и/или оксидни материјали импрегнисани различитим оксидима металa)

• Извршиће се физичко-хемијска и структурна карактеризација добијених композита, биће одређене њихове капацитивне карактеристике и оптимизваће се поступци добијања композита.

• Израдиће се лабораторијски прототип суперкондензатора чије ће напонско-струјне карактеристике бити тестиране и у хибридном систему са горивним спрегом;

• Биће развијен поступак синтезе оксида метала од значаја за Li-јон батерије и иѕвршена фундаметална електрохемијска карактеризација хибридног спрега и Li-јон батеријe и суперкондензатора.

• Одредиће се утицај услова сол-гел и електрохемијске синтезе оксида Ti и Cu на њихова фотокаталитичка својства, у циљу добијања високоактивних материјала за фотонапонске ћелије и оксидацију органских молекула.

Најзначајније публикације:

1. B. Genorio, R. Subbaraman, D. Strmcnik, D. Tripković, V. R. Stamenković, N. M. Marković, “Tailoring the selectivity and stabilisty of chemically modified platinum nanocatalysts to design highly durable anodes for PEM fuel cells” Angewandte Chemie, 50 (24) (2011) 5468-5472.
2. R. Subbaraman, D. Tripković, D. Strmcnik, K.-C. Chang, M. Uchimura, A. P. Paulikas, V. Stamenković, N. M. Marković, “Enhancing Hydrogen Evolution Activity in Water Splitting by Tailoring Li+-Ni(OH)2-Pt Interfaces”, Science, 334 (6060), 1256-1260.
3. T.R. Vidaković-Koch, V.V. Panić, M. Andrić, M.T. Petkovska, K. Sundmacher, “Nonlinear Frequency Response Analysis of the Ferrocyanide Oxidation Kinetics. Part I. A Theoretical Analysis”, J.Phys.Chem. C, 115 (35) (2011) 17341-17351.
4. V.V. Panić, T.R. Vidaković-Koch, M. Andrić, M.T. Petkovska, K. Sundmacher, “Nonlinear Frequency Response Analysis of the Ferrocyanide Oxidation Kinetics. Part II. Measurement Routine and Experimental Validation J.Phys.Chem. C, 115 (35) (2011) 17352-17358.
5. V. Tripković, M. E. Bjorketun, E. Skulason, J. Rossmeisl, “Standard hydrogen electrode and potential of zero charge in density functional calculations”, Phys. Rev. B, 84 (2011) 115452-115452-11.
6. J. D. Lović, K. Đ. Popović, A. V. Tripković, “Impact of modification of carbon supported Pt based catalysts by irreversibly adsorbed Sn, Ru and Rh on ethanol oxidation”, J. Serb. Chem. Soc., 76 (11)(2011) 1523-1536.
7. S.I. Stevanović, V.V. Panić, A.B. Dekanski, A.V. Tripković, V.M. Jovanović, “Relationships between structure and activity of carbon as a multifunctional support for electrocatalysts”, Phys. Chem. Chem. Phys., 14 (26) (2012) 9475-9485.
8. S. Stevanović, D. Tripković, J. Rogan, K.Đ. Popović, J.D. Lović, A. Tripković, V.M. Jovanović, “Microwave assisted polyol synthesis of carbon supported platinum based bimetallic catalysts for ethanol oxidation”, J. Solid State Electrochem., 16 (2012) 3147.
9. B.B. Petković, S.I. Stevanović, M.V. Budimir, S.P. Sovilj, V.M. Jovanović, “Electrochemical Examination of Copper(II) Complexes with Octaazamacrocyclic Ligand and Heterocyclic Dithiocarbamate”, Electroanalysis, 24(7) (2012) 1605-1612
10. J.D. Lović, M.D. Obradović, D.V. Tripković, K.Đ. Popović, V.M. Jovanović, S.Lj. Gojković, A V. Tripković, “High activity and stability of Pt2Bi catalyst in formic acid oxidation”, Electrocatalysis (2012) DOI 10.1007/s12678-012-0099-9.

Контакт:

Др Амалија Трипковић,
ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду, Његошева 12, 11000 београд,
E-mail: amalija@tmf.bg.ac.rs

172 046 Електрохемијска синтеза и карактеризација наноструктурираних функционалних материјала за примену у новим технологијама

Министарство просвете и науке републике Србије

Врста пројекта:

Основна истраживања

Трајање пројекта

2011- 2014

Координатор пројекта:

Технолошко-металуршки факултет, Универзитет у Београду

Реализатори пројекта:

1. Технолошко-металуршки факултет, Универзитет у Београду
2. Институт за хемију, технологију и металургију – Центар за електрохемију, Универзитет у Београду
3. Институт техничких наука Српске академије наука и уметности
4. Иновациони центар Технолошко-металуршког факултета Универзитета у Београду

Руководилац пројекта:

Проф. Др. Бранимир Н. Гргур
Технолошко-металуршки факултет
Универзитет у Београду, Карнегијева 4, 11 000 Београд
Електронска адреса: BNGrgur@tmf.bg.ac.rs

Број истраживача:

10

Тема и циљ пројекта:

1. синтеза и карактеризација електропроводних полимера (ЕПП) и њихових супституисаних деривата као активних електрода за примену у конверзији, складиштењу и обновљивим изворима енергије
2. синтеза и карактеризација активних материјала биосензора и активна заштита метала и легура од корозије
3. електрохемијска синтеза и карактеризација порозних наноструктурираних талога метала веома развијених површина, као и прахова метала и њихових легура

Најзначајнији резултати:

Видети публикације проистекле из досадашњег рада на пројекту

Публикације:

1. K.I. Popov, N.D. Nikolić, “General Theory of Disperse Metal Electrodeposits Formation”, in Electrochemical Production of Metal Powders, Series: Modern Aspects of Electrochemistry, Vol. 54, S.S. Djokić, Ed., Springer, 2012, pp. 1 – 62.
2. M.M. Gvozdenović, B.Z. Jugović, J.S. Stevanović, T.Lj. Trišović, B.N. Grgur, Electropolymerization, Ch. 4: Electrochemical Polymerization of Aniline, E. Schab-Balcerzak (Ed.), InTech. Publ., 2011, pp. 77 – 96.
3. V.D. Jović, N.D. Nikolić, U.Č. Lačnjevac, B.M. Jović, K.I. Popov, “Morphology of Different Electrodeposited Pure Metal Powders”, in Electrochemical Production of Metal Powders, Series: Modern Aspects of Electrochemistry, Vol. 54, S.S. Djokić, Ed., Springer, 2012, pp. 63 – 123.
4. N.D. Nikolić, K.I. Popov, “Electrodeposition of Copper Powders and Their Properties”, in Electrochemical Production of Metal Powders, Series: Modern Aspects of Electrochemistry, Vol. 54, S.S. Djokić, Ed., Springer, 2012, pp. 125 – 185.
5. N.D. Nikolić, “Porous Copper Electrodes Formed by the Constant and the Periodically Changing Regimes of Electrolysis”, in Electrochemical Production of Metal Powders, Series: Modern Aspects of Electrochemistry, Vol. 54, S.S. Djokić, Ed., Springer, 2012, pp. 187 – 249.
6. N.D. Nikolić, G. Branković, K.I. Popov, “Optimization of electrolytic process of formation of open and porous copper electrodes by the pulsating current (PC) regime”, Mater. Chem. Phys. 125 587 – 594 (2011).
7. A. Ramadan Elkais, M.M. Gvozdenović, B.Z. Jugović, J.S. Stevanović, N.D. Nikolić, B.N. Grgur, “Electrochemical synthesis and characterization of polyaniline thin film and polyaniline powder”, Prog. Org. Coat. 71 32 – 35 (2011).
8. N.D. Nikolić, G. Branković, V.M. Maksimović, “Effect of the anodic current density on copper electrodeposition in the hydrogen co-deposition range by the reversing current (RC) regime”, J. Electroanal. Chem. 661 309 – 316 (2011).
9. Lj.J. Pavlović, M.G. Pavlović, M.M. Pavlović, N.D. Nikolić, M.V. Tomić, “The Effect of Periodically Changing Regimes on the Electrodeposition of Silver Powder”, Int. J. Electrochem. Sci. 6 6741-6750 (2011).
10. K.I. Popov, P.M. Živković, N.D. Nikolić, „A mathematical model of the current density distribution in electrochemical cells”, J. Serb. Chem. Soc. 76 (6) 805 – 822 (2011).
11. M.G. Pavlović, Lj.J. Pavlović, „Morphology and structure of bright electrodeposited metal coatings“, Maced. J. Chem. Chem. Eng. 30 (1) 29 – 43 (2011).
12. M.M. Pavlović, V. Ćosović, M.G. Pavlović, N. Talijan, V. Bojanić, „Electrical conductivity of lignocellulose composites loaded with electrodeposited copper powders“, Int. J. Electrochem. Sci. 6 (9) 3812 – 3829 (2011).
13. V.N. Rajaković-Ognjanović, D.Z. Ivojinović, B.N. Grgur, L.V. Rajaković, „Improvement of chemical control in the water-steam cycle of thermal power plants“, Appl. Therm. Eng. 31 (1) 119 – 128 (2011).
14. M.M. Gvozdenović, B.Z. Jugović, D.I. Bezbradica, M.G. Antov, Z.D. Knežević-Jugović, B.N. Grgur, „Electrochemical determination of glucose using polyaniline electrode modified by glucose oxidase“, Food Chem. 124 (1) 396 – 400 (2011).
15. M.M. Gvozdenović, B.Z. Jugović, T.Lj. Trišović, J.S. Stevanović, B.N. Grgur, „Electrochemical characterization of polyaniline electrode in ammonium citrate containing electrolyte“, Mater. Chem. Phys. 125 (3) 601 – 605 (2011).
16. M.M. Gvozdenović, B.Z. Jugović, J.S. Stevanović, B.N. Grgur, T.Lj. Trišović, Z.S. Jugović, „Electrochemical synthesis and corrosion behavior of polyaniline-benzoate coating on copper“, Synth. Met. 161 (13-14) 1313 – 1318 (2011).
17. V.N. Rajaković-Ognjanović, B.N. Grgur, „Corrosion of austenite and ferrite stainless steel weld“,J. Serb. Chem. Soc. 76 (5) 1027 – 1035 (2011).
18. N.D. Nikolić, G. Branković, „Comparison of open porous copper structures obtained by the different current regimes of electrolysis”, Mater. Lett. 70 11 – 15 (2012).
19. N.D. Nikolić, G. Branković, M.G. Pavlović, „Correlate between morphology of powder particles obtained by the different regimes of electrolysis and the quantity of evolved hydrogen”, Powder Technol. 221 271 – 277 (2012).
20. N.D. Nikolić, G. Branković, V. M. Maksimović, „Morphology and internal structure of copper deposits electrodeposited by the pulsating current regime in the hydrogen co-deposition range”, J. Solid State Electrochem. 16 321 – 328 (2012).
21. K.I. Popov, P.M. Živković, N.D. Nikolić, „Formation of Disperse Silver Deposits by the Electrodeposition Processes at High Overpotentials“, Int. J. Electrochem. Sci. 7 686-696 (2012).
22. N.D. Nikolić, G. Branković, M.G. Pavlović, „Formation of the honeycomb-like electrodes by the regime of pulsating overpotential in the second range”,J. Electrochem. Sci. Eng. 2 33-40 (2012).
23. R. Fuchs-Godec, M.G. Pavlović, „Synergistic effect between non-ionic surfactant and halide ions in the forms of inorganic or organic salts for the corrosion inhibition of stainless-steel X4Cr13 in sulphuric acid“, Corros. Sci. 58 192 – 201 (2012).
24. R. Fuchs-Godec, M.G. Pavlović, M.V .Tomić, „Effect of temperature on the corrosion inhibition of nonionic surfactant TRITON-X-405 on ferritic stainless steel in 1.0 M H 2SO 4“, Ind. Eng. Chem. Res. 51 (1) 274 – 284 (2012).
25. N. Nikolić, G. Branković, U. Lačnjevac, „Formation of two-dimensional (2D) lead dendrites by application of different regimes of electrolysis“, J. Solid State Electrochem., Doi: 10.1007/s10008-011-1626-y.

Контакт:

Др. Небојша Д. Николић
Електронска адреса: nnikolic@tmf.bg.ac.rs

ОИ 172035 “Рационални дизајн и синтеза биолошки активних и координационих једињења и функционалних материјала, релевантних у (био)нанотехнологији”

Министарство просвете и науке Републике Србије

Врста пројекта:

Основна истраживања

Трајање пројекта

2011. и даље

Координатор пројекта: Хемијски факултет Универзитета у Београду

Реализатори пројекта:

• Институт за хемију, технологију и металургију Универзитета у Београду
• Војнотехнички институт у Београду
• Хемијски факултет Универзитета у Београду
• Иновациони центар Хемијског факултета у Београду
• Институт за онкологију и радиологију у Београду
• Институт техничких наука САНУ у Београду
• Универзитет Сингидунум у Београду
• Институт за молекуларну генетику и генетичко инжењерство Универзитета у Београду
• Институт за нуклеарне науке “Винча” Универзитета у Београду
• Пољопривредни факултет Универзитета у Београду
• Рударско-геолошки факултет Универзитета у Београду

Руководилац пројекта: Др Александар Николић, виши научни сарадник

Тема и циљ пројекта:

Пројекат је мултидисциплинаран. У овом пројекту ће се радити на неколико узајамно повезаних тема. Студираће се једињења структурно сродна са онима за које се зна да имају физиолошко дејство. Органска синтеза и физичкохемијска карактеризација физиолошки активних супстанци, координационих једињења са потенцијалним физиолошким дејством и прекурсора наноматеријала. Структура нових једињења ће бити утврђена спектроскопским и хроматографским техникама. Она добијена у облику добрих кристала биће подвргнута ренгеноструктурној анализи. Радиће се молекулско моделовање и QSAR анализа да би се планирала циљана синтеза. За молекуле биће рађена семиемпиријска и Аb initio MO израчунавања. За одабране молекуле биће симулирано доковање на активна места ензима. Биће настављен развој ММ метода за комплексе прелазних метала. Проучити ће се конзеквенце интеракција малих молекула (холестрол,лекови) и хемоглобина на његову хем-посредовану функцију. За наноматеријале планиране у овом пројекту очекује се да поседују занимљива функционална суперпроводна, луминесцентна, фероелектрична својства. Пројекат је релевантан за бар 2 приоритета дефинисана Стратегијом НРРС: Биомедицина и Наноматеријали. Публиковаће се бар 30 радова у светски водећим научним часописима. Неки резултати биће заштићени патентима. Бар 4 докторске дисертације и магистарскe тезе биће довршенe. Прошириће се сарадња са истраживачима у свету и са колегама на другим пројектима у земљи. Нова опрема и софтвер биће набављени.

ОИ 172032 “Проучавање односа структуре и активности новосинтетисаних биолошки активних супстанци”

Министарство просвете и науке Републике Србије

Врста пројекта:

Основна истраживања

Трајање пројекта

2011. и даље

Координатор пројекта: НУ Институт за хемију, технологију и металургију Универзитета у  Београду

Реализатори пројекта:

• Институт за хемију, технологију и металургију Универзитета у Београду
• Институт за биолошка истраживања “Синиша Станковић” Универзитета у Београду
• Хемијски факултет Универзитета у Београду
• Иновациони центар Хемијског факултета у Београду
• Медицински факултет Универзитета у Београду
• Пољопиривредни факултет Универзитета у Београду

Руководилац пројекта: Др Слађана Костић-Рајачић, научни саветник

Тема и циљ пројекта:

Истраживања у оквиру овога пројекта базираће се на синтези и проучавању молекула који имају фармаколошко дејство на рецепторе централног нервног система. Планиране активности на пројекту могу се поделити у три дела. Први део је базиран на синтези и карактеризацији нових једињења, потенцијалних допаминергичко-серотонергичких лиганада који имају фармаколошке карактеристике атипичних антипсихотика или су агонисти за D2 допаминске рецепторе, као и лиганада опиоидних рецептора, посебно агониста и антагониста NOP рецептора. Предвиђен је развој нових синтетских метода или оптимизација постојећих за синтезу кључних прекурсора у синтези лиганада. Фармаколошка карактеризација синтетисаних лиганада (афинитет везивања за различите класе рецептора, испитивање антагонистичке или агонистичке активности, неуропротективно деловање, in vivo тестови на животињама)је други део пројекта. Прорачуни у оквиру молекулског моделовања- QSAR анализа, молекулска динамика, семиемпиријски и ab initio прорачуни као и докинг анализа интеракција лиганд-рецептор чине трећи део пројекта. Предвиђено је и прављење базе података арилпиперазинских лиганада за допаминске и серотонинске рецепторе. Комбиновањем ова три правца очекује се синтеза лиганада са побољшаним фармаколошким карактеристикама (потенцијалних фармацеутика). Као резултат ових истраживања очекује се публиковање најмање 12 научних радова као и завршетак три докторске дисертације.