Razvoj elektrodnih površin za učinkovito elektrokemijsko redukcijo furfuralaMaselj, Nik (Avtor) Jovanovski, Vasko (Mentor) Jovanovič, Primož (Komentor) -V tem doktorskem delu sem raziskoval obnašanje elektrokemijske redukcije furfurala v kislem mediju. Glavni namen naloge je bil razširiti dosedanje znanje o vplivih na potek in selektivnost elektrokemijske redukcije furfurala. V ta namen sem uporabljal različne elektrokemijske in analizne metode. Osrednjo vlogo je imela elektrokemija, sklopljena z masno spektrometrijo (EC-MS), ki mi je omogočala in situ merjenje nastalih produktov. Najprej sem preveril vpliv strukture delovne elektrode na elektrokemijsko redukcijo furfurala na bakru. Primerjal sem nanostrukturiran elektrodni material na osnovi bakrovih nanodelcev na ogljiku (Cu/C) in polikristalinični bakrov disk (Cu disk). Struktura elektrode se je izkazala za pomemben dejavnik. Bakrovi nanodelci so bili bolj aktivni za proizvodnjo dražjega produkta 2-metilfurana (2-MF) in za stransko reakcijo nastanka vodika kot bakrov disk. Iz metode podnapetostnega deponiranja svinca je bilo razvidno, da se površini razlikujeta po količini posameznih kristalnih ploskev, kar je najverjetneje razlog za različno selektivnost. Na bakrovih nanodelcih je bilo prisotnih tudi več defektnih mest. Dalje sem preveril, kako poteka elektrokemijska redukcija furfurala na nanodelcih paladija na ogljiku (Pd/C). S pomočjo metodologije EC-MS sem uspešno določil parcialne tokove za oba produkta (pri izbranih pogojih) elektrokemijske redukcije furfurala ter za stransko reakcijo proizvodnje vodika. Tako sem lahko izračunal tudi Taflove naklone za posamezno reakcijo in posledično do določene mere dobil vpogled v reakcijski mehanizem. Glede na rezultate je verjetnejše, da na paladijevih elektrodah elektrokemijska redukcija furfurala poteka pretežno po Langmuir-Hinshelwoodovem mehanizmu. Dodatno sem pokazal blokirajoč učinek furfuril alkohola (FA) na nadaljnji potek redukcije. Prav tako sem pokazal, da je na paladijevih elektrodah FA prekurzor za 2-metilfuran. Preveril sem tudi ali lahko izbira podpornega materiala (substrata) vpliva na elektrokemijsko redukcijo furfurala. Primerjal sem nanodelce paladija na ogljiku in nanodelce paladija na titanovem oksinitridu, nanesenem na reduciranem grafenovem oksidu (Pd-TiON$_x$/rGO). Vzorec s titanovim oksinitridom se je izkazal za manj oksofilnega in z večjo tendenco po adsorpciji protonov. Z uporabo metode elektrokemijske redukcije N$_2$O sem določil potencial totalnega ničelnega naboja. Ta je bil za vzorec s titanovim oksinitridom rahlo premaknjen v katodno smer, kar nakazuje na bolj negativno nabito površino kot pri paladiju na ogljiku. Pri elektrokemijski hidrogenaciji furfurala se je izkazalo, da je Pd-TiON$_X$/rGO bolj aktiven za proizvodnjo 2-MF in stransko proizvodnjo vodika. V zadnjem delu sem preveril vpliv dodatka ionske tekočine na površino katalizatorja kot modifikatorja površine z namenom izboljšanja selektivnosti. Izbral sem 1-metil-3-propilimidazolijev dicianamid (MPI DCA). Tvorba filma iz MPI DCA na površini elektrode je povzročila povečanje selektivnosti za tvorbo 2-MF in zaviranje stranske produkcije vodika. 20262026-05-05 15:55:02Doktorsko delo/naloga182263sl