Napredni pristopi sinteze zeolitom podobnih imidazolatov ter njihova karakterizacijaVodlan, Katja (Avtor) Golobič, Amalija (Mentor) Zabukovec Logar, Nataša (Komentor) termokemijsko shranjevanje energijekovinsko-organski porozni materializelena topilasolvotermalna sintezamehanokemijska sintezaZaradi hitre rasti svetovnega prebivalstva in klimatskih sprememb se potrebe po ogrevanju in ohlajanju povečujejo. Zato s tem narašča tudi zanimanje za termokemijsko shranjevanje energije, ki ima v primerjavi z ostalimi načini manjše toplotne izgube in lahko doseže bistveno višjo gostoto shranjevanja energije. Deluje na osnovi kemijske reakcije in/ali sorpcije plinov na trdno snov oziroma tekočino. Da je adsorbent ustrezen za uporabo v procesu shranjevanja toplotne energije na osnovi sorpcije, mora imeti ustrezne specifične lastnosti, kot so visoka sorpcijska kapaciteta ter primerna desorpcijska temperatura in temperatura, pri kateri se toplota sprošča. V zadnjih letih se je na tem področju močno povečalo zanimanje za uporabo kovinsko-organskih poroznih materialov (ang. metal-organic frameworks – MOF) in njihove podskupine zeolitnih imidazolatnih ogrodij (ang. zeolite imidazolate frameworks – ZIF), ki imajo veliko specifično površino, različne funkcionalne skupine na ogrodjih in velikost por, ki omogočajo selektivno adsorpcijo delovne tekočine v material. Za njihovo sintezo se kot topilo pogosto uporablja dimetilformamid (DMF), ki ni okolju prijazen in sem ga pri solvotermalni sintezi materialov ZIF-71 in ZIF-93 zamenjala z bolj zelenimi topili, kot so voda, metanol in etanol. Oba materiala sem sintetizirala tudi s pomočjo mehanokemijske sinteze. Za optimizacijo solvotermalne sinteze sem uporabila sintezni postopek iz literature, pri čemer sem sistematično spreminjala različne sintezne parametre (količino in vrsto topila, količino dodane kisline/ baze, vrsto cinkovega prekurzorja in čas trajanja reakcije). S pomočjo različnih metod strukturne karakterizacije-rentgenske praškovne difrakcije, termogravimetrične analize, dušikove fizisorpcije in elektronske vrstične mikroskopije, sem okarakterizirala sintetizirane vzorce. Termogravimetrično metodo sem uporabila tudi za določitev deleža sorbirane vode in etanola v ogrodjih sintetiziranih vzorcev. Čeprav sem uspela čas sinteze zmanjšati iz 18 na 4 ure in pri tem pridobila produkt s primerljivimi lastnostmi, ima produkt ponovljene sinteze pri povišani temperaturi iz literature še vedno najboljše sorpcijske lastnosti. Poleg tega mi je uspelo sintetizirati produkt, pripravljen iz cinkovega nitrata heksahidrata po 5 urah izvajanja sinteze, ki ne potrebuje aktivacije. Solvotermalne sinteze ZIF-71 mi ni uspelo optimizirati, saj ima produkt z najboljšimi karakteristikami med sintetiziranimi vzorci nekoliko manjšo sorpcijsko kapaciteto za etanol kot vzorec, sintetiziran po postopku, opisanem v literaturi. Znanega mehanokemijskega sinteznega postopka za pripravo preiskovanih ogrodij v tem času še ni bilo, zato sem ogrodji poskušala sintetizirati iz različnih razmerij reaktantov in z uporabo različnih topil. Ustrezni sintezni postopek sem v nadaljevanju optimizirala in preverila vpliv različnih sinteznih parametrov, kot so čas in frekvenca mletja, vpliv dodatka različnih količin kisline/baze, na kristaliničnost in fazno sestavo produkta. Produkt mehanokemijske sinteze ZIF-93 ima primerljive lastnosti, kot jih ima produkt solvotermalne sinteze pri sobni temperaturi. Z imenovano metodo mi je uspelo sintetizirati tudi ZIF-71, vendar ta ni uporaben za shranjevanje energije, saj se s sorpcijo etanola in vode, kot testnih delovnih tekočin, pretvori v ZIF-72, ki je slabo porozen.20222022-08-26 11:50:00Magistrsko delo/naloga138976VisID: 21362COBISS_ID: 121468931sl