Seminář studentů ÚFCH JH 2012 Sborník příspěvků

Transkript

Konferenční centrum
AV ČR v Liblicích
16. - 18. 4. 2012
Seminář studentů ÚFCH JH 2012
Sborník příspěvků
ze studentské konference konané
16.-18. dubna 2012
v Konferenčním centru AV ČR Liblicích
Seminar of Students of JHI 2012
Collection of abstracts
of all lectures given at the student conference
held on 16 -18 April 2012
in Conference Centre of the Academy of Sciences
of the Czech Republic in Liblice chateau
Seminář studentů ÚFCH JH 2012
Sborník příspěvků ze studentské konference
konané 16.-18. dubna 2012
v Konferenčním centru AV ČR Liblicích
Kolektiv autorů
Sestavila: Květa Stejskalová
Vydává: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. Dolejškova 2155/3,
182 23 Praha 8, Česká republika
Tisk: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. Dolejškova 2155/3,
182 23 Praha 8
Vydání: první
Náklad: 75 kusů
Místo a rok vydání: Praha, 2012
Publikace neprošla jazykovou úpravou
© Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.
ISBN 978-80-87351-21-5
SEMINÁŘ STUDENTŮ ÚFCH JH 2012
PROGRAM 1. dne konference - Pondělí 16.4.2012
Odjezd autobusem z parkoviště před ústavem ve 13:00 hodin.
Předpokládaný příjezd do Konferenčního centra AV ČR v zámku
v Liblicích okolo 14:00 hodiny.
Čas
Předsedající
14:00 –
15:40
15:45
Přednášející
Název
Registrace a ubytování účastníků konference
Občerstvení před zahájením konference
(od 15:00 hodin: káva, nápoje, sendvič v 1. patře)
Zahájení konference „Seminář studentů ÚFCH JH 2012“
- prezentace studentů z mimosoutěžní kategorie a studentů kategorie I.
Jan BOHUSLAV
(středoškolský stážista práce SOČ, šk. P. Janda)
NANOČÁSTICOVÁ ELEKTRODA:
NANOMORFOLOGIE A ELEKTROCHEMIE
Kristýna KOHOUTOVÁ
(středoškolská stážistka v
projektu Otevřená věda II,
šk. O. Votava)
CHARAKTERIZACE DIODOVÝCH LASERŮ
A JEJICH POUŽITÍ VE VNĚJŠÍCH REZONÁTORECH
PRO SPEKTROSKOPII A FOTODYNAMIKU
16:20
Štěpánka LACHMANOVÁ
(diplomantka PřF UK,
školitelka M. Hromadová)
kat I
STUDIUM ADSORPCE PAPAINU METODAMI AFM
A QCM
16:40
Miloš VEČEŘA (bakalářské
studium, Přf UK; školitel
M. Lamač) kat I
SYNTÉZA METALOCENOVÝCH KOMPLEXŮ
ČTYŘMOCNÉHO TITANU S NENASYCENÝMI
PENDANTNÍMI SKUPINAMI
17:00
Helena DRAGOUNOVÁ
(bakalářské studium, LF UK
Plzeň; šk. P.Hrabánek) kat I
CRYSTALLIZATION OF ZEOLITE SSZ-16 (AFX)
FROM OPTIMIZED SYNTHESIS SOLUTIONS
17:20
Jakub LANG (magisterské
studium, PřF UK, škotilet
J. Pittner) kat I
AB INITIO SINGLE AND MULTI-REFERENCE
COUPLED CLUSTER CALCULATIONS USING
OPTIMIZED VIRTUAL ORBITAL SPACE
15:50
Květa
STEJSKALOVÁ
16:05
Studenti z
mimosoutěžní
kategorie
Kristýna
SOVOVÁ
17:40
PŘESTÁVKA
18:00
Tomáš HODÍK (bakalářské
studium, VŠCHT Praha
školitel J. Pinkas) kat I
SLADKÉ TITANOCENY – ÚČINNÁ CYTOSTATIKA
BUDOUCNOSTI?
18:20
Pavel KOŠŤÁL
(bakalářské studium
MFF UK; šk. M. Fárník) kat I
RYCHLÝ SBĚR DAT V EXPERIMENTU
S IONTOVÝM ZOBRAZOVÁNÍM S VYUŽITÍM CCD
KAMERY
Marie KOLÁŘOVÁ
(I. ročník PGS,
školitel M. Cebecauer) kat I
EFFECT OF INTEGRAL PEPTIDES ON MODEL
MEMBRANE BIOPHYSICS
Marek PEDERZOLI
(magisterské studium, PřF
UK, šk. J. Pittner) kat I
CIS-TRANS PHOTOISOMERIZATION OF
AZOBENZENE UPON EXCITATION TO THE S1
STATE: AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS AND
QM/MM STUDY
18.40
19:00
19:20
Lukáš
SOBEK
Ukončení prvního dne konference
VEČEŘE v RESTAURACI - začátek v 19:30
PROGRAM 2. dne konference - úterý 17.4.2012
Čas
8:25
Předsedající
Přednášející
Název
Zahájení druhého dne konference - pokračují prezentace studentů kategorie I a II.
Eva SLOVÁKOVÁ (I. ročník
PGS, školitel H. Balcar)
kat I
SYNTÉZA KONJUGOVANÝCH POLYMERNÍCH SÍTÍ
ODVOZENÝCH OD BIFUNKČNÍCH
ACETYLENYCKÝCH MONOMERŮ, CESTOU
KOORDINAČNÍ POLYMERIZACE
Jakub EDERER (bakalářské
studium, PřF UK, šk. P.
Janda) kat I
ELEKTROCHEMICKÉ STANOVENÍ
KARBOXYLOVÝCH KYSELIN VE VÍNĚ
9:10
Jana ŠŤAVÍKOVÁ (I. ročník
PGS, školitel J.Čejka) kat I
SYNTHESIS OF LAMELLAR ZEOLITES AND THEIR
MODIFICATIONS BY PILLARING TREATMENT
9:30
Martina PARISOVÁ
(diplomantka, PřF UK,
šk. T. Navrátil) kat I
TRANSPORT OF CADMIUM AND COPPER IONS
ACROSS MODEL SUPPORTED PHOSPHOLIPID
MEMBRANES IN THE PRESENCE LMWOAs
8:30
8:50
Barbora
LÁSKOVÁ
9:50
PŘESTÁVKA NA KÁVU A ZÁKUSEK
10:20
Magda ZLÁMALOVÁ
(magisterské studium, PřF
UK, šk. P. Janda) kat I
ELEKTROCHEMICKÁ DETEKCE SULFIDOVÝCH IONTŮ
VYUŽÍVAJÍCÍ ELEKTRODY MODIFIKOVANÉ
IMOBILIZOVANÝM DERIVÁTEM FTALOCYANINU
10:40
Radka METELKOVÁ
(I. ročník PGS, školitel
J. Ludvík) kat I
ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF Cr(0)
AMINOCARBENES SUBSTITUTED BY
HETEROCYCLE: INFLUENCE OF BINDING SITE
AND HETEROATOM NATURE
11:00
Anatolii SPESYVYI (I. ročník
PGS, školitel P. Španěl)
kat I
NUMERICAL MODELLING OF ION TRAJECTORIES
IN SELECTED ION FLOW TUBE MASSSPECTROMETRY
11:20
Hana KVAPILOVÁ (I. ročník
PGS, školitel S. Záliš) kat I
VALENCE TAUTOMERISM IN COMPLEXES OF
COPPER WITH QUINOID LIGAND – QUANTUM
CHEMICAL MODELING
Petr
JELÍNEK
11:40
PŘESTÁVKA
11:50
Adéla FRIDRICHOVÁ
M. Horáček) kat I
METALLOCENE COMPLEXES OF Sc AND Y WITH
VARIOUSLY SUBSTITUTED CYCLOPENTADIENYL
LIGANDS
12:10
Monika KLUSÁČKOVÁ
(I. ročník PGS,,
školitel P. Janda) kat I
ELEKTROKATALYTICKÁ OXIDACE PROPYLENU
NA ELEKTRODĚ MODIFIKOVANÉ
PYRIDINOPORFYRAZI-NÁTOVÝM FILMEM
12:30
Radek ŽOUŽELKA (I. ročník
PGS, školitel J. Rathouský)
kat I
NANOSTRUKTURNÍ SYSTÉMY PRO ZPEVŇOVÁNÍ
POVRCHU HISTORICKÝCH MATERIÁLŮ A JEJICH
PREVENTIVNÍ OCHRANU
12:50
Pavla SVRČKOVÁ (I. ročník
PGS, školitel M. Fárník)
kat I
PICK-UP PRŮŘEZ PRO ATMOSFÉRICKÉ
MOLEKULY
Jan
SUCHÁNEK
13:10
14:45
PŘESTÁVKA NA OBĚD (PODÁVÁ SE V RESTAURACI OD 13:15)
Kateřina NOVÁKOVÁ
T. Navrátil) kat I
DETERMINATION OF TRIAZOLIC FUNGICIDE
WITH THE USE OF COPPER SOLID AMALGAM
ELECTRODE
Martina VERDÁNOVÁ
M. Kalbáč a M. Kalbáčová)
kat I
THE INFLUENCE OF DIFFERENTLY TERMINATED
GRAPHENE ON CELL BEHAVIOUR IN THE
PRESENCE/ABSENCE OF FETAL BOVINE SERUM
15:25
Jozef LENGYEL (I. ročník
PGS, šk. M. Fárník) kat I
THE ROLES AND SIGNATURES OF THE
SOLVATED ELECTRON ON ICE NANOPARTICLES
15:45
Šárka RAMEŠOVÁ
(I. ročník PGS,
školitelka R. Sokolová) kat I
STUDIUM MECHANISMU OXIDACE FLAVONOIDŮ
A JEJICH STABILITA ZA PŘIROZENÝCH
PODMÍNEK
15:05
Zuzana
KOMÍNKOVÁ
Ukončeny prezentace studentů kategorie I. (24 prací)
16:05
Pavla CHLUBNÁ (II. ročník
PGS, školitel J. Čejka) kat II
NEW IPC-1 ZEOLITE FAMILY PREPARED THROUGH
3D TO 2D ZEOLITE CONVERSION AND POSTSYNTHESIS MODIFICATIONS
Aleš HAVLÍK
(III. ročník PGS,
školitel M. Horáček) kat II
GROUP 4 HALF-SANDWICH COMPLEXES
CONTAINING CHELATE FORMING LIGANDS
17:25
Zuzana KOMÍNKOVÁ
(II. ročník PGS, školitel
M.Kalbáč) kat II
DETERMINATION OF THE CONTENT OF SWCNTS
IN MIXTURE OF SWCNTS AND DWCNTS BY INSITU RAMAN SPECTROELECTROCHEMISTRY
17:45
Jakub PASTVA (II. ročník
PGS, školitel J. Čejka) kat II
NEW MESOPOROUS MATERIALS FOR CO2
ADSORPTION AND METATHESIS
16:45
17:05
Petr
KLEIN
18:05
UKONČENÍ DRUHÉHO DNE KONFERENCE.
VEČEŘE V RESTAURACI OD 18:30 HODIN
18:05 18:30
Pro zájemce mimokonferenční
prezentace
Květa
STEJSKALOVÁ
PROGRAM
Čas
8:25
Předsedající
Představení vzdělávacích a popularizačních aktivit našeho
ústavu v projektu Tři nástroje v roce 2012, letos tedy vše s
podtitulem Česko hledá nové vědce. Zn. Věda není
nuda
3. dne konference
Přednášející
- Středa 18.4.2012
Název
Zahájení třetího dne semináře - pokračují prezentace studentů kategorie II.
Tomáš STEINBERGER
(III. ročník PGS,
školitel M. Hof) kat II
MEMBRANE-ACTIVITY OF ANTIMICROBIAL
PEPTIDES INVESTIGATED BY ADVANCED
FLUORESCENCE TECHNIQUES
Daniel F. ABBOTT (II. ročník
PGS, v rámci EU
projektu ELCAT, školitel
P. Krtil) kat II
BI-FUNCTIONAL CATALYSTS FOR OXYGEN
ELECTROCATALYSIS BASED ON DOPED RUO2 –
THE RELATIONSHIP BETWEEN LOCAL
STRUCTURE AND SELECTIVITY
9:10
Barbora LÁSKOVÁ
(II. ročník PGS, školitel
L.Kavan) kat II
Li INSERTION INTO OXYGEN – ISOTOPE
LABELLED ANATASE: IN-SITU RAMAN
SPECTROELECTROCHEMISTRY
9:30
Jan SUCHÁNEK
(II ročník PGS,
školitel Z. Zelinger) kat II
SPECTROSCOPIC STUDIES OF QUANTUM DOTS
– (AZA)PHTHALOCYANINES HYBRID SYSTEMS
8:30
8:50
Pavla
CHLUBNÁ
9:50
10:30
10:50
Milan
BOUŠA
11:10
Petr JELÍNEK (II. ročník
PGS, školitel S. Civiš) kat II
NEWLY OBSERVED ATOMIC LINES IN THE
SOLAR SPECTRUM
Tushar R. SHINDE
(II. ročník PGS, školitel H.
Balcar) kat II
HOVEYDA-GRUBBS TYPE METATHESIS
CATALYST IMMOBILIZED ON MESOPOROUS
MOLECULAR SIEVES: THE INFLUENCE OF PORE
SIZE ON CATALYST ACTIVITY
Šárka POKORNÁ (III. ročník
PGS, školitel M. Hof) kat I
SPECIFIC ANIONIC EFFECT IN NEUTRAL AND
POSITIVELY CHARGED LIPID BILAYERS
11:30
PŘESTÁVKA
Petr KLEIN
(III. ročník PGS,
školitel J. Dědeček) kat II
A MULTI NUCLEAR MAS NMR STUDY OF
ALUMINIUM INCORPORATION TO ZSM-5
ZEOLITE. EFFECT OF SYNTHESIS GEL
PROPERTIES
Milan BOUŠA (II. ročník
PGS, školitel L. Kavan
a O. Frank) kat II
INTERPRETATION OF GRAPHENE OXIDE
REDUCTION IN LiFePO4 CATHODE MATERIAL BY
IN-SITU RAMAN SPECTROELECTROCHEMICAL
MEASUREMENTS
12:25
Kristýna SOVOVÁ
(III. ročník PGS,
školitel P. Španěl) kat II
SELECTED ION FLOW TUBE MASS
SPECTROMETRY, SIFT-MS
12:45
Lukáš SOBEK (IV. ročník,
školitel J. Pittner) kat II
QM/MM STUDY OF PRODANE MOLECULE
IN WATER
11:45
12:05
13:05
Šárka
POKORNÁ
Ukončeny prezentace studentů kategorie II. (15 prací)
13:30 - SLAVNOSTNÍ VYHLÁŠENÍ VÝSLEDKŮ
V KONFERENČNÍM SÁLE
OBĚD V RESTAURACI od 13:45 hodin
Odjezd do Prahy - autobusem z parkoviště u zámku ve 14:45 - 15:00
(Návrat do Prahy k budově ÚFCH JH ca v 16:00 hodin.)
Seminář studentů ÚFCH JH, Konferenční centrum v Liblicích u Mělníka, 16.-18.4.2012
Seznam prezentujících studentů (42)
Kategorie I (24)
Kategorie II (15)
Diplomanti a studenti magisterského
studia a zájemci z řad bakalářů (10)
Studenti 2. ročníku PGS (9)
Dragounová Helena (bakalářské st. 3.r., LF UK
Plzeň, stáž u P. Hrabánka)
Ederer Jakub (bakalářské studium 2.r., PřF UK,
stáž u P.Jandy)
Hodík Tomáš (bakalářské studium 2.r., VŠCHT,
stáž u M. Lamače a J. Pinkase)
Košťál Pavel (magisterské studium, MFF UK,
stáž u.M. Fárníka)
Lachmanová Štěpánka (diplomantka, PřF UK,
školitel M.Hromadová)
Lang Jakub (magisterské studium Přf UK, školitel
J. Pittner)
Parisová Martina (diplomantka PřF UK,
stáž u T. Navrátila)
Pederzoli Marek (magisterské studium, PřF UK,
školitel J.Pittner)
Večeřa Miloš (bakalářské studium 2.r., PřF UK,
stáž u M. Lamače)
Zlámalová Magda (magisterské studium PřF UK,
školitel P. Janda)
Fridrichová Adéla (školitel M. Horáček)
Klusáčková Monika (školitel P. Janda)
Kolářová Marie (školitel M. Cebecauer)
Kvapilová Hana (školitel S. Záliš)
Lengyel Jozef (školitel M. Fárník)
Metelková Radka (školitel J. Ludvík)
Nováková Kateřina (školitel T. Navrátil)
Ramešová Šárka ( školitel R. Sokolová)
Slováková Eva (2.školitel H. Balcar)
Spesyvyi Anatolii (školitel P. Španěl)
Svrčková Pavla ( školitel M. Fárník)
Šťavíková Jana (školitel J. Čejka)
Verdánová Martina (školitel M. Kalbáčová
a M. Kalbáč)
Žouželka Radek (školitel J. Rathouský)
Abbott Daniel F. (PGS studium v rámci EU
projektu ELCAT, školitel P.Krtil)
Bouša Milan (školitel L. Kavan)
Chlubná Pavla (školitel J. Čejka)
Jelínek Petr (školitel S. Civiš)
Komínková Zuzana (školitel M. Kalbáč)
Lásková Barbora (školitel L. Kavan)
Pastva Jakub (školitel J. Čejka)
Shinde Tushar Raghunath (školitel
H. Balcar)
Suchánek Jan (školitel Z. Zelinger)
Havlík Aleš (školitel M. Horáček)
Klein Petr (školitel J. Dědeček)
Pokorná Šárka (školitel M. Hof)
Sovová Kristina (školitel P. Španěl)
Steinberger Tomáš (školitel M. Hof)
Možnost prezentovat (nepovinně)
využil i jeden student regulérního
4.ročníku PGS studia
Sobek Lukáš (školitel J. Pittner)
Hodnotící komise:
Roman Čurík
Otakar Frank
Viktoryia Poterya
Petr Sazama
.
Středoškolští stážisté
nesoutěžní kategorie (3)
Bohuslav Jan (PORG Praha 8, školitel P. Janda,
stáž v projektu ÚFCH JH Tři nástroje)
Kohoutová Kristýna (Gymnázium Žamberk,
školitel O.Votava, stáž v projektu AV ČR Otevřená věda II)
Plasová Marie (školitel J. Rathouský a V. Kalousek;
Gy J. Palacha Praha 1, stáž v projektu ÚFCH JH Tři nástroje)
Seminář studentů ÚFCH JH 2012 (studentská konference),
Konferenční centrum AV ČR v Liblicích u Mělníka, 16.-18.dubna 2012
BI-FUNCTIONAL CATALYSTS FOR OXYGEN
ELECTROCATALYSIS BASED ON DOPED RUO2 –
THE RELATIONSHIP BETWEEN LOCAL STRUCTURE
AND SELECTIVITY
Daniel F. Abbott
Ing. Petr Krtil, CSc.
The electrocatalytic evolution and reduction of oxygen represent processes of particular
importance both theoretically as well as practically. This is mainly in connection with the
rising need for reversible storage of electrical energy from renewable energy sources.
The choice of catalysts for the intended application is severely restricted by the cost of
the state of the art catalysts, which in addition show restricted reversibility (i.e. activity in
both oxygen evolution and reduction processes). Kinetic hindrance of the oxygen
related processes on oxides is strongly correlated with the adsorption energies of the
hydroxo and peroxo intermediates of the reaction
process1. The reactivity is confined to the stacking
of penta-coordinated transition metal cations at the
catalyst surface2.
This paper reports on the behavior of model
oxide catalysts based on RuO2, which have been
synthetically modified to alter the stacking of pentacoordinated cations at the surface.
Ruthenia
doped with Ni, Co and Zn are compared with
respect to their oxygen evolution and oxygen
reduction activity (see Fig. 1). The activity in oxygen
evolution can be associated with the formation of
Fig. 1 Average number of electrons
transferred in oxygen reduction on ruthenia unstable µ peroxo bridges at the surface. The µ
doped with Ni, Co and Zn. Insets show peroxo bridges between different cations promote
corresponding local structures responsible
the breaking of the metal-oxygen bond, thus
for different selectivity.
enhancing the oxygen evolution process. The same intermediate also controls the
selectivity of the oxygen reduction process, in which the µ peroxo bridge between
different cations promotes a 2-electron reduction to hydrogen peroxide.
References:
1. J. Rossmeisl et al., J. Electroanal. Chem. 607 (2007) 83.
2. H. A. Hansen et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 83.
NANOČÁSTICOVÁ ELEKTRODA:
NANOMORFOLOGIE A ELEKTROCHEMIE
Jan Bohuslav
Ing. Pavel Janda, CSc.
Nikl patří mezi katalyticky aktivní kovy, používané v chemické syntéze, především
v hydrogenačních procesech. Nikl i jeho sloučeniny rovněž nachází uplatnění v bateriích
a v palivových článcích. Nanočásticová elektroda je vyvíjena pro možné využití
v alternativních zdrojích energie.
Nanočásticová elektroda byla připravena depozicí nanočástic niklu, resp. oxidu a
hydroxidu niklu na bazální rovinu vysoce orientovaného pyrolytického grafitu (HOPG)
sloužícího jako kolektor. K deponování bylo využito několika technik: ablace,
napařování, ponoření do suspenze Ni(OH)2. Zatímco napařováním a ablací ve vakuu
nebo v inertním plynu (Ar) lze získat niklové nanočástice, které se teprve na povrchu
HOPG oxidují na oxid resp. oxohydroxid Ni(II), ponořením do suspenze Ni(OH)2 se na
povrchu usazují přímo nanočástice Ni(OH)2. Proces lze finalizovat kalcinací.
Pole niklových nanočástic deponovaných na inertním vodivém substrátu jako model
nanočásticové elektrody, bylo zkoumáno z hlediska reakce přenosu náboje metodou
cyklické voltametrie a jeho nanomorfologie v závislosti na depoziční technice byla
sledována mikroskopií atomárních sil (AFM).
Účastník mimosoutěžní kategorie, středoškolský student 4. ročníku Gymnázia PORG
z Prahy 8 - stážista v rámci vzdělávacího a popularizačního projektu ÚFCH JH
s názvem „Tři nástroje“. V laboratoři Pavla Jandy pracuje od roku 2010.
INTERPRETATION OF GRAPHENE OXIDE
REDUCTION IN LiFePO4 CATHODE
MATERIAL BY IN-SITU RAMAN
SPECTROELECTROCHEMICAL
MEASUREMENTS
Mgr. Milan Bouša
Mgr. Otakar Frank, Ph. D.
Prof. RNDr. Ladislav Kavan, DSc.
LiFePO4 (LFP) is a low-cost olivine-type material for the use in rechargeable lithium-ion
batteries. It is highly stable during electrochemical cycling and environmentally friendly
[1]. However, the poor electrical conductivity of LFP needs to be addressed either by
doping or by carbon coating [2].
In this work we used nanocrystalline LFP material as the cathode material with an
addition of various forms of sp2-hybridized carbon to improve its conductivity and charge
transfer ability. Besides nanotubes, carbon black and other commonly used materials,
LFP with few-layer graphene oxide (FLGO) and graphene nanoplatelets (GNP) were
tested by repeated charge/discharge cycling. Previously we reported on an effect that
the LFP/FLGO composite, which is not very electrochemically active in a freshly made
state, spontaneously enhances its activity, when the charge/discharge cycling
progresses. Based on electrochemical, IR and Raman studies we suggest that a gradual
in-situ reduction of FLGO is responsible for this activation. For a better understanding of
the changes in the FLGO structure, in-situ Raman spectroelectrochemistry of FLGO and
GNP - similar materials but in a different degree of oxidation - was carried out. Raman
shifts and evolution of intensities and linewidths of the single resonance tangential E2g
“graphitic” G modes and the defect-induced double resonance D and D’ modes were
examined using different fitting models. The derived data show a great complexity of the
structural changes occurring during the reduction of FLGO, with a predominant effect of
narrowing of the defect distribution and a simultaneous increase of the stacking order.
Acknowledgements. This work was supported by the Academy of Sciences of the Czech
Republic (contracts IAA 400400804, IAA 400400911 and KAN 200100801).
References:
1. Padhi A.K.; Nanjundaswamy K.S.; Goodenough J.B. J. Electrochem. Soc. 144, 1997,
1188.
2. Zhang W.-J. ; J. Power Sources 196, 2011, 2962.
CRYSTALLIZATION OF ZEOLITE SSZ-16
(AFX) FROM OPTIMIZED SYNTHESIS
SOLUTIONS
Helena Dragounová
Ing. Pavel Hrabánek, Ph.D.
RNDr. Milan Kočiřík, CSc.
Zeolite SSZ-16 belongs to AFX framework type containing 8-membered oxygen rings
(isotopic with SAPO-56 and MAPSO-56).
The aim of work was focused on the optimization of synthesis procedure to prepare
uniform and smaller globular SSZ-16 particles. The optimization of synthesis procedure
was performed to reduce duration of crystallization with replacement of silica source
from solid fumed to colloidal silica and prolongation of the ageing process carried out at
elevated temperature (80°C) inside silicon oil bath under vigorous stirring. These
thermal aged synthesis solutions are supposed to contain larger population of nucleation
species. Zeolite samples were characterized with X-ray diffraction (phase purity) and
Scanning Electron Microscopy (size and morphology of particles). Since zeolite SSZ-16
with three-dimensional pore network (0.34×0.36 nm) is also a promising candidate for
highly important separation of CO2 (0.33 nm) and CH4 (0.38 nm), the most recent
experiments are done to deposit SSZ-16 particles on the surface of macroporous
supports (ceramic and stainless steel) in the form of thin separation layer.
ELEKTROCHEMICKÉ STANOVENÍ
KARBOXYLOVÝCH KYSELIN VE VÍNĚ
Jakub Ederer
RNDr. Karel Nesměrák, Ph.D.
Ing. Pavel Janda CSc.
Mezi organické kyseliny s cyklem ve své molekule, nacházející se ve víně, patří
askorbová, kávová a salicylová kyselina, které se podílejí na charakteristice vína
a současně mají pozitivní účinky na lidské zdraví.
Uvedené organické kyseliny byly stanovovány elektrochemicky metodou cyklické
voltametrie na pevné elektrodě. Výhodou je možnost zvýšení selektivity stanovení
použitím pracovních elektrod s modifikovaným povrchem nebo z materiálů
s rozdílnými elektrochemickými vlastnostmi.
V této práci je popsáno stanovení uvedených látek metodou cyklické voltametrie na
elektrodě ze skelného uhlíku (GC) v prostředí voda-etanol. Měření slouží jako
referenční pro stanovení zmíněných analytů na GC elektrodě s chemicky
modifikovaným povrchem.
METALLOCENE COMPLEXES OF Sc
AND Y WITH VARIOUSLY
SUBSTITUTED CYCLOPENTADIENYL
LIGANDS
Ing. Adéla Fridrichová
Mgr. Michal Horáček Ph.D.
The chemistry of group 3 metals and lanthanides has recently evolved from a minor
to a very large and important area in organometallic chemistry. Despite this chemistry
attracting increasing interest over the past two decades, it still lags significantly
behind that of transition metals. This is in part due to the highly ionic feature of
lanthanides and reactivity issues such as ligand redistribution and “ate“ complex
formation. These problems can be largely overcome through the use of suitable
lanthanide precursors involving ancillary ligands exhibiting a large steric hindrance
and high electron-donating property [1,2,3].
Lanthanide and group 3 metal chemistry has historically been dominated by
cyclopentadienyl ligands. These metallocene complexes are highly efficient catalyst
for various processes such as polymerization or hydroamination of unsaturated C–C
bonds.
Our interest in this field of chemistry is aimed at the preparation monomeric
complexes of Sc and Y with variously substituted cyclopentadienyl ligands such as
[η5-C5Me4H] ̄, [η5-C5Me5] ̄ and [η5-C5Me4SiMe3] ̄.
C H 3
C H
H
H
3
C
3
C
C C H H 3 M3
3
Cl
C H
C H
THF
3
M = Sc, Y
3
The preparation and characterization of metallocene complexes of Sc and Y will be
presented.
References:
[1] W. E. Piers and D. J. H. Emslie, Coord. Chem. Rev. 2002, 233 – 234, 131–155.
[2] D. J. H. Emslie et al., Organometallics 2002, 21, 4226 – 4240.
[3] X. Li et al., Organometallics 2010, 29, 3298 – 3302.
GROUP 4 HALF-SANDWICH
COMPLEXES CONTAINING CHELATE
FORMING LIGANDS
Ing. Aleš Havlík
Mgr. Michal Horáček PhD.
Development of ligands and their combination that play supporting role in
organo-transition metal chemistry has been the subject of intense interest for
many years. In addition to cyclopentadienyl ligands, amides and alkoxides
are commonly used as monodentate or multi-dentate anionic ligands. Our
particular interest in this field has been directed to a preparation,
characterization and study of reactivity of complexes containing combination
of cyclopentadienyl ligand with a C,N- and N,N-chelating and bulky amido
ligands.
A series of corresponding half-sandwich complexes containing ligands
derived from 2-N,N(-dimethylaminomethyl)benzene, 2-(N,N-dimethylaminomethyl)aniline, and 2,6-diisopropylaniline have been synthesized. All
complexes were characterized by several spectroscopic methods and their
molecular structures have been determined by X-ray crystallography. The
synthesis, stability, and reactivity towards water and moisture, as well as the
unexpected structure formation will be discussed.
SLADKÉ TITANOCENY –
ÚČINNÁ CYTOSTATIKA
BUDOUCNOSTI?
Tomáš Hodík
Mgr. Jiří Pinkas, Ph. D.
Už v roce 1936 byla pozorována a publikována biologická aktivita sloučenin titanu na
organismy, člověka nevyjímaje. V průběhu 20. století byly připraveny látky odvozené
od titanu, které účinně napadaly rakovinné buňky, a díky tomu je výzkum této
problematiky stále aktuální.
Naším cílem bylo připravit sloučeniny z řady pracovně nazvané „Sweet titanocenes“
(„Sladké titanoceny“), které ve své struktuře mají navázanou cukernou složku
(pentosa, hexosa, …) na cyklopentadienylovém kruhu. Tyto látky by na základě
analogie titanocendichloridu, který byl již klinicky testován, mohly mít cytotoxické
vlastnosti. Ne zcela zodpovězenou otázkou stále zůstává mechanismus těchto
cytotoxických vlastností, což je mimo jiné důvod odmítavého postoje k přijetí
metallocenových sloučenin jako účinných cytostatik, ačkoli v porovnání s cis –
diammindichloroplatnatým komplexem ([Pt(NH3)2Cl2]), který je dnes běžnou aktivní
složkou cytostatik, vykazují vyšší aktivitu u řady nádorových linií.
V mém příspěvku bude blíže objasněna problematika přípravy a charakterizace
titanocenových derivátů a budou prezentovány výsledky předběžných testů
cytostatického účinku.
Literatura:
Buettner, K. M.; Valentine, A. M., Bioinorganic Chemistry of Titanium. Chemical
Reviews 2012, v tisku.
NEW IPC-1 ZEOLITE FAMILY PREPARED
THROUGH 3D TO 2D ZEOLITE
CONVERSION AND POST-SYNTHESIS
MODIFICATIONS
Mgr. Pavla Chlubná
Prof. Ing. Jiří Čejka, DrSc.
Zeolites are traditionally 3D-framework microporous crystalline aluminosilicates with a
wide range of applications [1]. Recently, the group of zeolites has been expanded by the
development of 2D zeolites prepared through the direct synthesis as so called zeolite
precursors, e.g. MCM-22P [2,3]. These 2D mono-layer materials can be postsynthetically modified into materials with improved properties, mainly the textural ones.
Zeolite UTL belongs to the family of extra-large pore zeolites (14x12 rings). It was
recently discovered that its framework undergoes structural changes in acid environment
that is consistent with a conversion into a lamellar material (denoted IPC-1P) [ 4]. The
change is attributed to a degradation of the D4R units originally supporting its dense
layer regions. The swelling and subsequently pillaring treatment further supports the
lamellar structure of IPC-1 (Fig. 1).
Figure 1: The scheme of UTL conversion into 2D form and the subsequent treatments
We have studied two groups of material- UTL and boron-containing B-UTL. In both
cases the structural changes and post-synthesis modifications influenced the textural
properties when the pillared materials exhibit significant increase in the external surface
area (more than 1000 m2/g). UTL and B-UTL materials differ only in the conditions of the
crucial step – hydrolysis.
Zeolite UTL is the first conventional 3D zeolite transformed into assemblies of separated
layers, which can be modified into new materials. The results predict new possibilities in
the synthesis of novel materials combining advantages of catalytic active microporous
zeolites and large surface mesoporous materials.
References
1 Čejka, J.; van Bekkum, H.; Corma, A.; Schüth, F. (Ed.) Introduction to zeolite science
and practise, Stud. Surf. Sci. Catal. 2007, Vol. 168, 3rd Ed., Elsevier, Amsterdam.
2 Roth, W. J.; Čejka, J. Catal. Sci. Technol. 2011, 1, 43-53.
3 Roth, W. J.; Dorset, D. L. Microporous Mesoporous Mater. 2011, 142, 32-36.
4 Roth, W. J.; Shvets, O. V.; Shamzhy, M.; Chlubná, P.; Kubů, M.; Nachtigall, P.; Čejka,
J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6130-6133.
NEWLY OBSERVED
ATOMIC LINES
IN THE SOLAR SPECTRUM
Mgr. Petr Jelínek
Prof. RNDr. Svatopluk Civiš, CSc.
Time-resolved Fourier-transform infrared spectroscopy was applied for observations of
the emission arising after irradiation of a metal target with a pulsed nanosecond ArF
(λ = 193 nm) laser. This high-repetition-rate laser (1.0 kHz) with an output energy of
15 mJ was focused on a rotating metal target inside a vacuum chamber (average
pressure 10−1 Torr). The infrared emission spectra were observed in the 800–8000 cm−1
spectral region with a resolution of 0.02 cm−1. The time profiles of the measured lines
have maxima at 1–60 μs after a laser shot. Several metals were researched this way,
especially alcali and alcali–earth metals, for example sodium, cesium and calcium.
These studies report a few spectral lines not previously observed.
Our experimentally obtained data have contributed to refinement of the solar IR
spectrum assignment (based on predictions calculated from ultraviolet and visible
spectra) in the 800–8000 cm–1 region. The results obtained in our laboratory are a new
information source for astronomy and theoretical physics.
References:
Civiš, S. et al. Time-resolved Fourier-transform infrared emission spectroscopy of Au in
the 1800-4000-cm(-1) region: Rydberg transitions. Physical review A. 2010. 81:1.
012510/1-012510/7.
Civiš, S. et al. Time-resolved FTIR emission spectroscopy of Cu in the 1800-3800 cm-1
region: transitions involving f and g states and oscillator strengths. Journal of Physics B:
Atomic, Molecular and Optical Physics. 2011. 44:2. 025002/1-025002/7.
Civiš, S. et al. Atomic cesium 6h states observed by time-resolved FTIR spectroscopy.
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2011. 44:2. 225006/1225006/4.
A MULTI-NUCLEAR MAS NMR STUDY OF
ALUMINIUM INCORPORATION
TO ZSM-5 ZEOLITE.
EFFECT OF SYNTHESIS GEL
PROPERTIES
Ing. Petr Klein
Mgr. Jiří Dědeček, CSc.
Zeolites are crystalline microporous alumosilicates representing very important group of
industrial catalysts. Nowadays, the attention is mostly focussed on silicon-rich zeolites.
The low Al content in these materials leads to a variability of the Al distribution in these
materials. It has been shown that the Al is (in silicon-rich zeolites) present mostly as
single Al atoms and Al pairs of Al-O-(Si-O)2-Al sequence in one ring. The ratio between
these Al species is not random and depends on the conditions of the zeolite synthesis
[1,2]. This opens a possibility to tune the Al distribution in the zeolite framework and
develop a new generation of highly active and selective catalysts with properties tailored
for specific reactions. However, tuning of desired Al distribution in these materials
requires detail understanding of machanism governing Al incorporation into zeolite
framework. In this contribution the relationship between properities of synthesis mixture
and Al distribution in the final product were studied using high resolution MAS NMR
techniques.
Different synthesis mixtures leading to silicon-rich ZSM-5 zeolites with different Al
distribution were prepared. They consists of TPAOH as structure directing agent,
Na-silicalite or TEOS representing source of silicon, AlCl3 or Al(NO3)3 as aluminum
source. Prepared mixtures were dried and high resolution 13C, 27Al and 29Si MAS NMR
spektra were recorded using high-power decoupling and cross-polarization pulse
sequences.
A multi-nuclear high resolution MAS NMR study has shown different networking of Al
and Si atoms in synthesis mixtures. Moreover, different Al distribution in these mixtures
was observed as well as differences in TPA+ interactions with alumosilicate species. All
these parameters afford Al incorporation and distribution in the final product.
References:
[1] Bortnovsky, O.; Tokarova, V.; Wichterlova, B.; Dedecek, J.; Sobalik, Z.; Gonsiorova,
O.; Balgova, V., PCT/CZ2010/000113, 2010.
[2] Gabova, V.; Dedecek, J.; Cejka, J., Chem. Commun., 2003, 10, 1196-1197.
ELEKTROKATALYTICKÁ OXIDACE
PROPYLENU NA ELEKTRODĚ
MODIFIKOVANÉ
PYRIDINOPORFYRAZINÁTOVÝM
FILMEM
Mgr. Monika Klusáčková
Ing. Pavel Janda, CSc.
V této práci jsme se zabývali studií komplexu tetramethyltetra-3,4-pyridinoporfyrazinátu
kobaltu (CoTmt-3,4-ppa) elektrochemicky deponovaného na bazální rovině vysoce
orientovaného pyrolytického grafitu (HOPG), jako potenciálního katalyzátoru
elektrochemické oxidace propylenu, s ohledem na možné využití této reakce
v palivovém článku. Při elektrochemické depozici CoTmt-3,4-ppa a studiu
elektrokatalytické reakce na deponovaných vrstvách CoTmt-3,4-ppa jsme vycházeli
z faktu, že metaloftalocyaniny jakožto π−konjugované makrocykly mají dobrou
elektrickou vodivost srovnatelnou s kovy [1,2] i v silnějších deponovaných vrstvách
a jsou známé svými katalytickými vlastnostmi. Vyšších (elektro)katalytických účinků
dosahují, pokud jsou imobilizovány na povrchu elektrod [3].
Při cyklické voltametrii na CoTmt-3,4-ppa elektrodě ve vodném roztoku elektrolytu
saturovaném propylenem byl pozorován vznik ireverzibilního anodického píku a nárůst
anodických proudů v potenciálové oblasti náležející redoxu pyridinoporfyrazinátového
komplexu. Byl sledován vliv pH roztoku a tloušťky deponované vrstvy na oxidaci
propylenu. K určení tloušťky deponovaného filmu a k zobrazení jeho nanomorfologie
bylo použito techniky mikroskopie atomárních sil (AFM). Elektrochemické měření bylo
doplněno in situ reflexní (back scattering) spektroskopií elektrody modifikované depozicí
CoTmt-3,4-ppa.
Reference:
[1]
Thamae, M., Nyokong, T.: J. Electroanal. Chem. 1999, 470, 126–135.
[2]
Inabe, T., et al: Synthetic Metals 2003, 133-134, 515-518
[3]
Li, Z. P., Liu, B. H.: J. Appl. Electrochem. 2010, 40, 475–483.
CHARAKTERIZACE DIODOVÝCH
LASERŮ A JEJICH POUŽITÍ VE
VNĚJŠÍCH REZONÁTORECH
PRO SPEKTROSKOPII
A FOTODYNAMIKU
Kristýna Kohoutová
Mgr. Ondřej Votava, Ph. D.
Diodové lasery na bázi polovodičů InGaAs jsou atraktivní jako zdroje
koherentního záření ve spektrální oblasti mezi 630nm a 2000nm a to díky jejich
dostupnosti, snadnému použití a v neposlední řadě i nízké ceně. Nacházejí proto
široké uplatnění také v atomové a molekulové fyzice a chemii. V laboratoři Near
Infrared Laser Absorption Spectroscopy (NIR LAS) je mimo jiné rozvíjeno
technické zázemí potřebné pro aplikace těchto diodových laserů v různých
odvětvích chemie a fyziky.
Během stáže v rámci projektu AV ČR Otevřená Věda II (2010-2012) byly proto
charakterizovány jednotlivé laserové diody s důrazem na jejich aplikace v
molekulární spektroskopii a fotochemii. V první fázi byly proměřovány výkonové
charakteristiky jednotlivých laserů v závislosti na teplotě a budicím proudu. Vznikl
tak nejen souhrnný katalog diodových laserů, které jsou v současnosti na
pracovišti k dispozici, ale také metodika pro konzistentní testování nových laserů.
Následně byly tyto lasery testovány v uspořádání s vnějším rezonátorem, pomocí
kterého lze plynule měnit jejich vlnovou délku a tak je použít například pro
aplikace ve spektroskopii či fotochemii. Otestovali jsme základní postupy pro
konstrukci a justaci vnějšího rezonátoru a optimalizaci jeho parametrů. Provedli
jsme též srovnávací měření přelaďovacích charakteristik klasické laserové diody
s moderními SAF zesilovacími čipy se sníženou odrazivostí výstupní plošky
diody.
Účastnice mimosoutěžní kategorie, středoškolská studentka 3. ročníku
Gymnázia v Žamberku - stážistka v projektu AV ČR Otevřená věda II (soutěž
MŠMT OPVK, 2010-2012). V laboratoři svého školitele Ondřeje Votavy pracuje
od roku 2010.
EFFECT OF INTEGRAL PEPTIDES ON
MODEL MEMBRANE BIOPHYSICS
Mgr. Marie Kolářová
Mgr. Marek Cebecauer, PhD.
Membrane forms the border between extra and intracellular space and is indispensable
part of the cell. Membranes contain a variety of lipids and proteins, for instance integral
membrane proteins which are essential for cell signalling. The localisation and function
of these proteins in membrane depends on mutual interactions between proteins and
lipids. The aim of my work is to investigate membrane behaviour of selected peptides
derived from transmembrane domains of signalling proteins. Experiments will be
performed using fluorescent probes in model membranes, namely giant unilamellar
vesicles (GUV) with embedded peptides. The effect of different lipid composition on
diffusion properties of peptides or putative peptide aggregation will be tested. Also, the
influence of peptides on lipid diffusion and clustering properties will be investigated.
Changes in diffusion rates will be detected by fluorescence microscopy techniques, such
as fluorescence correlation spectroscopy and its advanced variants, molecular clustering
by FLIM-FRET method. The first step in this project is to set up the method for
preparation of GUV called electroformation [1,2] in our laboratory. I will present current
progress on GUV formation using ternary lipid compositions in the presence and
absence of embedded peptides. Preliminary data on lipid diffusion will be provided.
References:
[1] Angelova, M.I.; Soleau, S.; Meleard, P.; Faucon, J.F.; Bothorel, P. Trends in Colloid
and Interface Science VI, 1992. 89, 127-131.
[2] Montes, L.R.; Alonso, A.; Goni, F.M.; Bagatolli, L.A. Biophys J, 2007. 93, 3548-54.
DETERMINATION OF THE
CONTENT OF SWCNTS IN MIXTURE
OF SWCNTS AND DWCNTS BY
IN-SITU RAMAN
Mgr. Zuzana Komínková
RNDr. Ing. Martin Kalbáč, Ph.D.
Raman spectroscopy is sensitive characterization method for carbon-based materials
such as carbon nanotubes, graphene or peapods due to the strong resonant
enhancement of the Raman signal.
The Raman spectra from sp2 nano-carbons are composed of first-order and higher-order
Raman modes, as well as disorder-induced features. The important Raman active
bands, which are appeared in Raman spectra of carbon nanotubes (shell of rolled
graphene), are the radial breathing mode (RBM), the tangential displacement mode (TG,
G), the disorder induced mode (D) and the high frequency, two phonon mode (G´).
Well-established method to study the electronic structure of carbon nanostructures is
in-situ Raman spectroelectrochemistry. Electrochemistry allows precise and
well-controlled doping of carbon nanotubes. The change in electrochemical potential
leads to a shift of the Fermi level which is reflected in a change of Raman spectra.
To date the determination amount of SWCNTs in sample have been done by counting
the number density of SWCNTs, i.e., the number of nanotubes per unit area on the
substrate. However, this method is very time-consuming. In my study the mixture of
double wall carbon nanotubes (DWCNTs) and single wall carbon nanotubes (SWCNTs),
in the different quantity ratios were studied by in-situ Raman spectroelectrochemistry.
Two components of the G´mode were assigned to the signals from inner tubes of
DWCNTs and outer tubes of DWCNTs together with tubes of SWCNTs. The
dependence of areas of these two components of the G´mode intensity were used to
determine mass ratios of SWCNTs to DWCNTs in sample. The differences in the
G´mode caused by the applied electrochemical potential were used to construct
calibration curve with dependence on area of peak of two components of the G´mode
and the quantity ratio of both type of carbon nanotubes in sample in percents. Also it
was examined the quantity value of residual SWCNTs in DWCNTs sample after
preparation of DWCNTs. It is excepted that this method of determination of amount
SWCNTs in mixture of SWCNTs and DWCNTs by in-situ Raman
spectroelectrochemistry may be useful to other researchers.
RYCHLÝ SBĚR DAT V EXPERIMENTU
S IONTOVÝM ZOBRAZOVÁNÍM S VYUŽITÍM
CCD KAMERY
Bc. Pavel Košťál
Mgr. Michal Fárník Ph.D.
Mnoho problémů v dynamice elementárních chemických reakcí vyžaduje současné
měření rozdělení rychlosti částic a úhlového rozdělení. Studium molekulárních reakcí,
procesů přenosu energie a fotodisociace vyžaduje určení vnitřní energií a rychlostí
všech produktů reakce [1]. Iontové zobrazování se blíží tomuto cíli k určení trojrozměrné
rozdělení rychlostí jednoho stavu vybraného produktu z reakce a při fotodisociaci, kdy
vznikají pouze dva fragmenty, lze ze zákona zachování energie a hybnosti určit, vnitřní
stav druhého produktu.
Iontové zobrazování [2] je experimentální technika pro měření rychlostí vzniklých
produktů po chemické reakci nebo fotodisociaci [3]. Tato metoda využívá
dvoudimenzionální detektor, obvykle multikanálovou destičkou, k zaznamenávání
příchodu pozice vybranému stavu. Vyzářené fotony, které jsou vybuzeny dopadem na
fosforovou destičku, jsou zaznamenány CCD kamerou.
V rámci tohoto projektu byl napsán program pro rychlý sběr dat díky CCD kameře.
Kamera je připojena k PC přes Fire Wire rozhraní kvůli vyšší rychlosti. K dosažení vyšší
citlivosti byla vybrána černobílá kamera. V příspěvku bude prezentován nový program a
princip měření fotodisociace molekul v klastrech touto metodou.
Poděkování:
Tento projekt byl podporován z grantu GAČR 203/09/0422.
References:
[1] Houston, Paul L. (1987), "Vector correlations in photodissociation dynamics", J. Phys.
Chem., 91 (21): 5388–5397, doi: 10.1021/j100305a003
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Photofragment-ion_imaging
[3] Whitaker, Benjamin J (ed.) (2003), Imaging in Molecular Dynamics, Cambridge
University Press, ISBN 0 521 81059
VALENCE TAUTOMERISM IN COMPLEXES
OF COPPER WITH QUINOID LIGAND –
QUANTUM CHEMICAL MODELING
Ing. Hana Kvapilová
Ing. Stanislav Záliš, CSc.
In copper complexes of general formula [(L)Cun+(Q)n-] where L stands for 1-methyl-2(methylthiomethyl)-1-benzimidazole (mmb) or 8-methylthioquinoline (mtq) and Q is
a non-innocent quinoid ligand (variously substituted o-quinone), intramolecular metal-toligand charge-transfer equilibria corresponding to different oxidation states of Cun+ were
observed. The ability to form such isomers is referred to as valence tautomerism. This
phenomenon has been discussed in conjunction with certain bio-relevant processes
(reactions catalyzed by copper-dependent amine oxidases) and with respect to possible
applications in molecular electronics (construction of molecular switches).1
In order to explain valence tautomerism of the described systems a DFT theoretical
study has been done. Different GGA and hybrid density functionals were chosen. For S,
C, N, O and H atoms, 6-31+g(d) basis sets and in case of Cu either triple – ζ with
polarization functions or relativistic pseudopotential with the corresponding basis
functions were used. The calculations were done both in vacuo and in solvent, described
by polarizable continuum model (PCM) with parameters of toluene. Due to
intramolecular metal-to-ligand charge-transfer two types of energy minima have been
calculated: a pseudo-planar configuration with the spin density localized prevalently at
the Cu atom and a pseudo-tetrahedral conformer with the spin density at the quinone
ligand. Transition states between the two types of structures were also calculated in
case of simplified model compounds. EPR g tensors were calculated for both tautomeric
forms.
References:
1. Kaim, W.; Wanner, M.; Knödler, A.; Záliš, S. Inorg. Chim. Acta 2002, 337, 163.
STUDIUM ADSORPCE PAPAINU
METODAMI AFM A QCM
Bc. Štěpánka Lachmanová
Mgr. Magdaléna Hromadová Ph. D.
Papain (EC. 3.4.22.2) patří mezi cysteinové endopeptidasy. Strukturu papainu
tvoří pouze jeden aminokyselinový řetězec složený z 212 aminokyselin. Molekula
papainu má podle krystalografických měření rozměry přibližně 6,6 nm × 5,1 nm ×
3,2 nm.[1]
Papain patří mezi proteiny používané pro přípravu syntetických metaloproteinů,
jejichž vlastnosti mohou být studovány i elektrochemickými metodami (např. AC
voltametrií). Elektrochemické chování syntetických metaloproteinů obsahujících
papain je silně ovlivněno jejich adsorpcí na povrch elektrody. Z tohoto důvodu
byla vypracována studie adsorpčních vlastností čistého papainu na substrátech o
různé hydrofobicitě metodami AFM a QCM.
Adsorpce papainu byla studována na povrchu HOPG, čistého monokrystalického
zlata(111) a na monokrystalickém zlatém substrátu modifikovaném
samoorganizovanou monovrstvou vybraných alkanthiolů, a to oktadekan-1thiolem
(-CH3),
merkaptoundekan-1-ovou
kyselinou
(-COOH)
a
merkaptoundekan-1-olem (-CH2OH). Charakter proteinových vrstev byl studován
metodou AFM v magneticky řízeném přerušovaně kontaktním režimu. Výška
jednotlivých vrstev byla určena pomocí tzv. AFM nanoshavingu.[2]
Získané hodnoty byly statisticky zpracovány. Na čistém HOPG vytvořil papain
nejednolitou monovrstu o výšce 2,9 ± 0,5 nm, proteinová monovrstva na
zlatě(111) měla výšku 3,0 ± 0,4 nm. Na zlatém substrátu pokrytém monovrstvou
zakončenou -CH3 skupinou papain zformoval nejednolitou monovrstu podobně
jako na HOPG. Hydrofilní povrch tvořený zlatem modifikovaným
merkaptoundekan-1-ovou kyselinou pokryla jednolitá monovrstva papainu.
Množství proteinu adsorbovaného na zlato pokryté alkanthioly bylo studováno i
metodou QCM. Na monovrstvě zakončené -CH3 a -CH2OH se papain adsorboval
v množství odpovídajícím monovrstvě.
Literatura:
[1] Pickersgill R. W., Harris G. W., Garman E.: Acta Cryst. B48 (1992)
[2] Kolivoška V., Gál M., Lachmanová Š., Janda P., Sokolová R., Hromadová M.:
Collect. Czech. Chem. Commun. 76 (2011)
Tato práce byla finančně podpořena grantem GAAV IAA400400802.
AB INITIO SINGLE AND MULTI-REFERENCE
COUPLED CLUSTER CALCULATIONS USING
OPTIMIZED VIRTUAL ORBITAL SPACE
Bc. Jakub Lang
Mgr. Jiří Pittner Dr. rer. nat.
The single-reference coupled cluster (CC) method is one of the most popular methods in
quantum chemistry, however its description of systems with high static correlation is rather
poor.
Fortunately, these systems can be described by multi-reference coupled cluster methods (e.g.
Brillouin-Wigner CC or Mukherjee CC).
One of the problems of these methods is the scaling of the computational demands with
basis set size and number of reference configurations, thus more computer and time
resources are needed than in standard CC. One of the possible solutions is truncation of the
virtual orbital space with methods as Frozen Natural Orbitals (FNO), Approximate Natural
Orbitals (ANO), Optimized Virtual Orbital Space (OVOS), etc. For example with the OVOS
method and 50% of the original virtual space it is possible to reduce the calculation time 32
times for the CCSD method.
As a subject of my thesis I implemented the OVOS method (proposed by M. Urban and M.
Pitoňák) in the ACES2 package and performed single- and multi-reference coupled cluster
calculations on systems such as CH2 radical, tetramethylenethane diradical, HF, and H2O
employing different basis sets.
I will present overview of the implementation of the OVOS method in ACES2 and of the
subsequent calculations employing reduced virtual orbital space.
References:
[1] Michal Pitoňák et al. ; Optimized virtual orbitals for correlated calculations:
Towards large scale ccsd(t) calculations of molecular dipole moments and polarizabilities,
J. Mol. Struc., 768:79–89, 2006.
[2] Pavlina Dedikova et al.; Toward more efficient ccsd(t) calculations of intermolecular
interactions in model hydrogen-bonded and stacked dimers, J. Phys. Chem. A, 112:7115–
7123, 2008.
[3] James A. Franz Carl Sosa, Jan Geerstsen.; Selection of the reduced virtual space for
correlation calculations. an application to the energy and dipole moment of H2O,
Chem. Phys. Letters, 112:7115–7123, 1989
Li INSERTION INTO OXYGEN – ISOTOPE
LABELLED ANATASE: IN-SITU RAMAN
Mgr. Lásková Barbora
Prof. RNDr. Ladislav Kavan, DSc.
TiO2 anatase is a promising material for the use as electrode in rechargeable Li-ion
batteries. Anatase is able to store up to 0.5 mole of Li and a phase transition from
tetragonal to orthorhombic structure takes place during Li insertion into the anatase
lattice. Local structural and chemical changes could be observed as variations in Raman
spectra as Li enters the tetragonal anatase lattice with the end product being the
orthorhombic lithium titanate (Li0.5TiO2). In-situ Raman spectroelectrochemistry is
therefore a useful method for the observation of phase transition of the anatase lattice
during lithium insertion.
A few studies focusing on the lithium titanate have already been undertaken by means
of ex-situ and in-situ Raman spectroscopy1,2. Thus the Raman spectra of this structure
are known. However, a complete and unequivocal assignment of the particular bands is
still a point of interest. Using of isotope labelled compounds could be useful for
determination of contributions of individual elements in the lithium titanate to their
respective vibrational modes. Therefore in-situ Raman spectroelectrochemical
measurements of lithium insertion into standard anatase TiO2 and oxygen-isotope
labelled anatase Ti18O2 was carried out. The measurements of Ti18O2 reveal red shifts
for all peaks belonging to the orthorhombic phase and indicate a certain degree of the
contribution of oxygen to all vibrations of lithium titanate observed in the Raman spectra.
Acknowledgement:
This work was supported by the Academy of Sciences of the Czech Republic (contract
KAN 200100801).
References:
1. Baddour-Hadjean, R.; Bach, S.; Smirnov, M.; Pereira-Ramos, J. Raman Spectrosc.
2004, 35, 577-585.
2. Hardwick, L.J.; Holzapfel, M.; Novak, P.; Dupont, L.; Baudrin, E. Electrochim. Acta,
2007, 52, 5357-5367.
THE ROLES AND SIGNATURES
OF THE SOLVATED ELECTRON
ON ICE NANOPARTICLES
Ing. Jozef Lengyel
Mgr. Michal Fárník, DSc.
The solvated electron is one of the simplest reactive species and, in particular, is a
fundamental transient in the radiation chemistry of water. From dissociative electron
attachment experiments the solvated electron plays an essential role when the electron
transfer process to CFC molecules on polar stratospheric clouds can lead to the
formation of reactive chlorine radical that destroy ozone directly [1].
The generation of hydronium radical H3O species has been inferred in our
photodissociation experiments of hydrogen halide molecules (HX) on ice nanoparticles.
The H3O radical has been proposed by theoretical studies to be the cluster model of the
solvated electron –its electronic wavefunction corresponds to the structure of solvated
electron in water [2]. In this study we have confirmed that the acidic dissociation of HX
molecules takes place on ice nanoparticles and the contact ion pair is generated in the
ground state. The zwitterionic structure H3O+(H2O)NX- is excited by the UV radiation into
a charge transfer-to-solvent (CTTS) state, from which transition into a biradical state
occurs. During the CTTS step, the electron is transferred from the halide anion to the
protonated solvent, the proton and the electron mutually neutralize and H3O is formed.
This rather general mechanism has been confirmed in a series of our experimental
studies for various HX [3-5].
Acknowledgement:
This project has been supported by the Grant Agency of the Czech Republic via Grant
No. P208/11/0161.
References:
[1] Lu, Q.-B. Phys. Rep. 2010, 487, 141-167.
[2] Sobolewski, A. L.; Domcke, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 4-10.
[3] Fárník, M.; Buck, U. Phys. Scr. 2007, 76, 73-78.
[4] Poterya, V.; Fárník, M.; Slavíček, P.; Buck, U.; Kresin, V. J. Chem. Phys. 2007, 126,
071101.
[5] Poterya, V.; Fedor, J.; Pysanenko, A.; Tkáč, O.; Lengyel, J.; Ončák, M.; Slavíček, P.;
Fárník, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 2250-2258.
ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF Cr(0)
AMINOCARBENES SUBSTITUTED BY
HETEROCYCLE: INFLUENCE OF BINDING
SITE AND HETEROATOM NATURE
Ing. Radka Metelková
Doc. RNDr. Jiří Ludvík, CSc.
Fischer carbene complexes are useful precursors in organic synthesis and promising
catalysts. For both these purposes, a fine “tuning” of their thermodynamic properties and
reactivity is of high interest. Therefore a detailed insight into the structure – reactivity
correlation is necessary for aimed design and synthesis of compounds with required
specific properties. Recently[1-3], we have studied a series of aminocarbene complexes
bearing para-substituted phenyl ring on the carbene carbon.
In this contribution[4] was electrochemically investigated a newly synthesized series of
aminocarbene chromium(0) complexes, where the originally used phenyl substituent in
the model compound pentacarbonyl[(N,N-dimethylamino)(phenyl)carbene] chromium(0)
(I), was replaced by various five-membered heteroaromatic rings: furan (II), thiophene
(III) and N-Me-pyrrol (IV), attached either by their position 2 or 3 (Figure). The
electrochemical data analysis and interpretation have specified the position of oxidation
and reduction center in this type of molecules, have suggested the electron
delocalization extent in various structures and have revealed the relative inductive and
mesomeric effect contribution of the heterocycles on the chromium aminocarbenes
reduction. We have also found that a steric hindrance is another important factor
influencing the reduction behavior. The redox properties of the new compounds were
compared with those obtained for the model phenyl derivative (I), the experimental
results were correlated with quantum chemical calculations and the influence of
structural changes was discussed.
Cr(CO)
NMe2
I
Cr(CO)
Cr(CO)5
X
NMe2
X
NMe2
Cr-2-het
Cr-3-het
II-IV X = O, S, NMe
Acknowledgement: This work was supported by the GA AV ČR (grant No. IAA 00400813)
References.
[1] Hoskovcová, I.; Roháčová, J.; Tobrman, T.; Zvěřinová, R.; Electrochim. Acta 2010, 55, 8341-8351.
[2] Hoskovcová, I.; Zvěřinová, R.; Roháčová, J.; Dvořák, D.; Záliš, S.; Ludvík, J.: Electrochim. Acta 2011,
56, 6853– 6859.
[3] Hoskovcová, I.; Dvořák, D.; Tobrman, T.; Záliš, S.; Ludvík, J. New Trends in Coordination, Bioinorganic
and Applied Inorganic Chemistry, M.Melnik, P.Segla, M.Tatarko eds; SUT, Bratislava 2011, 154-160.
[4] Metelková, R.; Tobrman, T.; Kvapilová, H.; Hoskovcová, I.; Ludvík, J.: Electrochim. Acta 2012, in print
DETERMINATION OF TRIAZOLIC
FUNGICIDE WITH THE USE OF COPPER
SOLID AMALGAM ELECTRODE
Ing. Kateřina Nováková
Dr. Ing. Tomáš Navrátil
Pesticides are chemical substances which are used for preventing losses on culture
plants, stocks of food and feed. Undesirable consequences are contamination of surface
water, damage of ecosystems, and accumulation in the life systems, etc. The trend is to
reduce exposure and to use safer alternatives.
Tebuconazole ((RS)-1-p-chlorophenyl-4,4-dimethyl-3-(1H-1,2,4-triazol-1-ylmethyl)-pentan-3-ol)
is a relatively commonly used fungicide. Tebuconazole may interact also with essential
elements in soil, such as copper, and/or with hazardous metals such as cadmium (1).
The voltammetric behavior of tebuconazole was studied using the newly developed
mercury meniscus-modified copper solid amalgam electrode (inner diameter 1.5 mm).
Differential pulse voltammetry (DPV) and cyclic voltammetry (CV) were applied for these
purposes. Applying CV and elimination voltammetry with linear scan (EVLS), the
reaction mechanism was investigated. The optimum conditions for DPV determination of
tebuconazole were found in Britton-Robinson buffer/methanol (1:1, v/v) of pH 6.3, initial
potential and accumulation potential Eacc=+400 mV vs. Ag/AgCl/3M KCl, scan rate
20 mV.s-1. Applying the prolonged accumulation time (60 s), the limit of detection
2.10-7 mol.L-1 was achieved.
Acknowledgments:
The research was supported by GA AV CR (project No. IAA400400806) and by GA CR
(project No. P206/11/1638 and project No. P208/12/1645).
References:
1 - J. Jaklova Dytrtova, M. Jakl, D. Schroder, E. Cadkova, M. Komarek, Rapid Commun.
Mass Spectrom. 2011, 25, 1037.
TRANSPORT OF CADMIUM AND
COPPER IONS ACROSS MODEL
SUPPORTED PHOSPHOLIPID
MEMBRANES IN THE PRESENCE
LMWOAs
Bc. Martina Parisová
Dr. Ing. Tomáš Navrátil
Detail elucidation of transport mechanisms across the cell membranes is prerequisite for
understanding of distribution of pollutants in real cells of more complex organisms.
Because the real biological membranes are very complicated, the model membranes
have been used. Transporting processes of copper and cadmium ions across supported
artificial phospholipid bilayers (SPLBs) were characterized and studied using two
electrochemical methods: electrochemical impedance spectrometry (EIS) and
voltammetry. The SPLBs were formed from 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine
(lecithin) and its solution was applied on the IsoporeTM polycarbonate membrane filters.
Transport of above mentioned metallic cations was realized in the presence of
ionophore calcimycin (A23187) and of low molecular weight organic acids (LMWOAs) in
different pH milieus. Anodic stripping voltammetry and cyclic voltammetry were
successfully used for determination and characterization of heavy metal complexes with
low-molecular-weight organic acids (LMWOAs).
Acknowledgments:
The research was supported by GA AV CR (project No. IAA400400806) and by GA CR
(project No. P206/11/1638 and project No. P208/12/1645).
References:
Navrátil T., Šestáková i., Mareček V.:Supported phospholipid membranes formation at a
gel electrode and transport of divalent cations across them. Int. J. Electrochem. Sci., 6
(2011) 6032 - 6046
NEW MESOPOROUS MATERIALS FOR CO2
ADSORPTION AND METATHESIS
Mgr. Jakub Pastva
Prof. Ing. Jiří Čejka, DrSc.
RNDr. Hynek Balcar, CSc., Ing. Arnošt Zukal, CSc.
Siliceous mesoporous molecular sieves are relatively new material with regular
structures, high surface areas (even more than 1000 m2/g), high void volumes (up to
1.5 cm3/g), and pore size in mesoporous region (diameter from 2 nm to 50 nm) with
narrow pore size distribution. Due to these exceptional properties, mesoporous sieves
have great potential in many catalysis, separation and adsorption1, 2. Olefin metathesis
has become a powerful tool in organic synthesis and is now extremely useful having
numerous applications in fine chemical synthesis. In the present work the heterogenous
catalysts have been prepared by immobilization of commercial Hoveyda-Grubbs 1st
generation catalyst on siliceous mesoporous molecular sieves (SBA-15, SBA-16 and
MCM-48) of different pore size and architecture modified with linkers containing
dicyclohexylphosphine (PCy2) groups. These catalysts show low Ru leaching and can
be used repeatedly. Activity of the catalysts was tested in the ring closing metathesis of
various substrates (Fig. 1.).
Catal.
- C2H4
Catal.
- C2H4
Fig. 1. RCM of model substrates.
Fig. 2. Ads. isotherms of CO2 at 20 °C.
Modification of mesoporous silica with magnesium oxide provides efficient adsorbents
for carbon dioxide. Doping with potassium cations dramatically enhances adsorption in
the region of equilibrium pressures lower than 10 kPa (Fig. 2.). Modified SBA-15
materials prepared by novel method exhibit higher adsorption capacity for CO2 than
analogous materials prepared from SBA-16 or MCM-48.
References:
Grubbs, R. H., Tetrahedron 2004, 60, 7117-7140.
2
Zukal, A.; Mayerová, J.; Čejka, J., Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 5240–5247.
1
CIS-TRANS PHOTOISOMERIZATION OF
AZOBENZENE UPON EXCITATION TO THE
S1 STATE: AB INITIO MOLECULAR
DYNAMICS AND QM/MM STUDY
Bc. Marek Pederzoli, MSc
Azobenzene and its derivatives belong to the most widely studied molecules in the field
of photochemistry. Its clean and reversible photoisomerization provides the basis for
many important applications including photomechanical energy conversion, light
triggered switches and photoresponsive polymer surfaces, just to name a few of them.
In this contribution, I will discuss in detail the cis-to-trans isomerization of azobenzene
upon S1 (n,π*) excitation both in gas phase and in n-hexane solution.
Our study is based on ab initio non-adiabatic dynamics simulations with the nonadiabatic effects included via the fewest-switches surface hopping method with
potential-energy surfaces and couplings determined ”on the fly”. The non-adiabatic
couplings have been computed based on overlaps of CASSCF wave functions. The
solvent is described using classical molecular dynamics employing the quantum
mechanics/molecular mechanics (QM/MM) approach.
Azobenzene photoisomerization upon S1 (n,π*) excitation occurs purely as a rotational
motion of the central CNNC moiety. Two non-equivalent rotational pathways,
corresponding to clockwise or counterclockwise rotation, are available. The internal
conversion occurs via a S0/S1 crossing seam located near the midpoint of both of these
rotational pathways. Based on statistical analysis it is shown that the occurrence of one
or other pathways can be completely controlled by selecting adequate initial conditions.
The effect of the solvent on the preferred reaction pathway and quantum yield of the
reaction will be discussed.
References:
Pederzoli, M.; Pittner, J.; Barbatti, M.; Lischka, H. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 11136
Hammes-Schiffer, S.; Tully, J.C. J Chem. Phys. 1994, 101, 1061
Ruckenbauer, M.; Barbatti, M.; Müller, T.; Lischka, H. Phys. Chem. A 2010, 114, 6757
FOTOKATALYTICKÁ AKTIVITA TIO2
FILMŮ V PLYNNÉ A KAPALNÉ FÁZI
Marie Plasová
Ing. Jiří Rathouský CSc.
Ing. Vít Kalousek
Mezi hlavními problémy životního prostředí patří v součastnosti znečištěné ovzduší a
kontaminace vodních zdrojů. Fotokatalytická oxidaxce polutantů je jednou z variant pro
úspěšné čištění vzduchu a vody. Hlavní výhodou je schopnost odbourávat polutanty
přímou absorpcí světla za normálních podmínek prostředí.
Byla vyvinuta nová strategie přípravy kombinující výhody dvou technik, a to spojením
komerčně dostupných nanokrystalů oxidu titaničitého s amorfním oxidem titaničitým,
který byl připraven metodou sol-gel s využitím polymerních templátů, který se chová
jako strukturně řízená matrice a jako chemické lepidlo. Tato technika může být popsána
jako přístup „cihly a malty“, kde „malta“ se chová jako reaktivní prekursor pro další růst
krystalické fáze, který je naočkován nanokrystalickými „cihlami“. Tato synergie vede k
výrazně snížení teploty potřebnou pro krystalizaci a zachování mesoporézní struktury.
Filmy byly charakterizovány pomocí řadou fyzikálně-chemických metod, jako je
profilometrie, skenovací elektronová mikroskopie, Ramanova spektroskopie, Kr
adsorpce při 77 K. Fotokatalytické aktivity mesoporézních vrstev TiO2 byly testovány pro
tyto systémy: plynná fáze (fotooxidace NO), kapalná fáze (rozklad 4-chlorfenolu).
Zjišťovala se závislost aktivity na počtu nanesených vrstev a na množství obsahu TiO2
nanočástic.
References:
Szeifert, J. M.; Fattakhova-Rohlfing, D; Georgiadou, D.; Kalousek, V., Rathousky, J.;
Kuang, D.; Wenger, S.; Zakeeruddin, S., Grätzel, M.; Bein, T., Chem. Mater., 2009, 21,
1260-1265.
Účastnice mimosoutěžní kategorie, středoškolská studentka 3. ročníku Gymnázia Jana
Palacha z Prahy 1- stážistka v rámci vzdělávacího a populrizačního projekltu ÚFCH JH
s názvem „ Tři nástroje“. V laboratoři Jiřího Rathlouského pracuje od roku 2010.
SPECIFIC ANIONIC EFFECT
IN NEUTRAL AND POSITIVELY
CHARGED LIPID BILAYERS
Mgr. Šárka Pokorná
Prof. Martin Hof, Dr. rer. nat. DSc.
Lipid membranes are biological self-assemblies
ubiquitously present in living organisms. Although the lipid molecules often contain
one or more charged moieties, positively charged lipids are exceptionally rare in the
biological membranes. On the other hand cationic lipids could be used in the model
systems, where the bilayer surface charge is adjusted simply by the mixing of
different lipid species in desired ratio. This advantage is especially useful when
studying the processes where electrostatic charge plays an important role, such as
Hofmeister effect.
More than a century ago, Franz Hofmeister observed that ability of different salt to
precipitate the hen egg white protein varies even for the ions with the same valency.
The ions were ordered in the rows (one for cations and one for anions) according to
their ability to induce this effect, which are nowadays known as the Hofmeister series.
Despite the many experiments performed since its discovery, the origin of the
Hofmeister effect is still not clear.
In the present study we explore how different monovalent anions (mostly sodium
halides) influence biophysical properties of model membranes. This was done by
measuring: 1) fluorescence solvent relaxation of Laurdan probe, which is capable of
monitoring the mobility and hydration of the lipid membrane at the glycerol level; and
2) isothermal titration calorimetry, which provides information about the reaction heat
for the whole system. In order to better understand the experimental results,
computer simulations were performed in the cooperation with the Institute of organic
chemistry and biochemistry.
References:
Hofmeister, F. Arch. Exp. Pathol. Pharm. 1888, 24, 247–260
W. Kunz; J. Henle; B.W. Ninham, Curr Opin Colloid Interface Sci, 2004, 9, 19-37
Jurkiewicz, P.; Sykora, J.; Olzynska, A.; Humplickova, J.; Hof, M. J. Fluoresc. 2005,
15, 883-894
STUDIUM MECHANISMU
OXIDACE FLAVONOIDŮ
A JEJICH STABILITA
ZA PŘIROZENÝCH PODMÍNEK
Mgr. Šárka Ramešová
Mgr. Romana Sokolová, Dr.
V této práci byl studován mechanismus oxidace quercetinu (3,3’,4’,5,7pentahydroxyflavon) a luteolinu (3’,4’,5,7-tetrahydroxyflavon). Tyto intenzivně barevné
polyfenolické látky patří do velké skupiny přirozeně se vyskytujících flavonoidních
sloučenin výhradně rostlinného původu. Flavonoidy jsou hlavními chromofory ve většině
běžně používaných žlutých barvivech. Studie se zabývá analýzou rozkladných produktů
původních barev, které byly použity na tapiseriích ze 16. století a dalších uměleckých
dílech.
Oxidace flavonoidních sloučenin byla studována pomocí elektrochemických metod. Při
řešení oxidačního mechanismu byly elektrochemické techniky kombinovány se
spektrofotometrií. Degradační produkty získané elektrolýzou byly odděleny a
identifikovány pomocí LC-MS, LC-DAD a GC-MS.
Celkový oxidační mechanismus zahrnuje přenos elektronů a spřažené chemické reakce
a je ovlivněn acidobazickými vlastnostmi quercetinu. Oxidace quercetinu vede
k vytvoření
hlavního
oxidačního
produktu
2-(3’,4’-dihydroxybenzoyl)-2,4,6trihydroxybenzofuran-3(2H)-onu, který se dále rozkládá za pomoci vzdušného kyslíku na
konečné nízkomolekulární hydroxysloučeniny.
Pomocí analytických metod byl dále sledován vliv vzdušného kyslíku na rozložení
oxidačních produktů bioflavonoidu quercetinu.
Rychlý vznik oxidačních produktů za přirozených podmínek je zásadní pro manipulaci se
základními roztoky těchto látek. Výrazně ovlivňuje analytická stanovení, ale také
posuzování účinnosti těchto antioxidantů na prevenci srdečních chorob a rakoviny.
Literatura:
Sokolová R., Ramešová Š., Degano I., Hromadová M., Gál M., Žabka J.: Chem. Comm.,
48, 2012, 3433.
Ramešová Š., Sokolová R., Degano I., Žabka J., Bulíčková J., Gál M: Anal. Bioanal.
Chem. 402, 2012, 975.
Poděkování: Tento výzkum byl finančně podporován z projektu GAČR 203/09/1607.
HOVEYDA-GRUBBS TYPE METATHESIS
CATALYST IMMOBILIZED ON
MESOPOROUS MOLECULAR SIEVES:
THE INFLUENCE OF PORE SIZE ON
CATALYST ACTIVITY
Mgr.-Tushar Shinde
RNDr. Balcar Hynek, CSc.
The Ru-alkylidene complexes belong to the most active and frequently used
metathesis catalysts. Their high tolerance to the heteroatoms in substrate molecules
made them an important tool in organic synthesis [1].
The main target of this research is to immobilize the zhan catalyst on different types
of mesoporous molecular sieves of different pore size d (MCM-41, d = 4.0 nm; MCM48, d = 6.0 nm; SBA-15, d = 6.8 nm; SBA-15 large pore, d = 11.1 nm) and compare
the activity of this immobilized catalyst in several olefine metathesis reactions. The
zhan catalyst was immobilized on different molecular sieves by non covalent
interaction [2]. These catalysts (1 wt. % Ru) exhibited high activity and selectivity in
ring-closing metathesis (RCM) of diethyl diallylmalonate (DEDAM), citronellene and
metathesis of decene and 1,9 decadiene. In RCM of bulkier substrate like
citronellene, metathesis of 1,9-decadiene and 1-decene, the catalytic activity was
found to increase with increasing pore size of the catalyst [3]. This may be probably
due to faster diffusion of substrate into larger pores. In case of smaller substrate like
1, 7 octadiene, no significant difference was observed with respect to rate of reaction.
By decreasing the catalyst concentration, high TON’s (up to 4500) were achieved in
RCM of citronellene. The Ru leaching depends on the polarity of solvent as well as
substrate used in the reaction. The highest leaching was found for RCM of DEDAM in
CH2Cl2 and negligible leaching for RCM of 1,7-octadiene in cyclohexane. An enyne
metathesis was studied by using homogeneous (zhan catalyst) and heterogeneous
catalyst at different temperature with different substrate in cyclohexane. The zhan
catalyst was observed an effective catalyst for co-metathesis of 3-hexyne, 1-Hexyne,
4 –octyne and phenylacetylene with 1- heptene.
1/SBA-15
- SBA-15
1/MCM-41
- MCM-41
- SBA-15
with large pore size
1
Zhan catalyst
- SiO2
R.T.
1/SBA-15
with large pore size
1/SiO2
1/MCM-48
- MCM-48
Immobilized catalyst
with 1wt% loading of Ru
References:
1. R. Grubbs, Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 3760.
2. Balcar H.,Shinde T., Žilková N., Bastl Z, Beilstein J. Org. Chem., 2011, 7, 22-28.
3. Shinde T., Žilková N., Balcar H., Catalysis Today, 2012, 179, 123– 129.
SYNTÉZA KONJUGOVANÝCH
POLYMERNÍCH SÍTÍ ODVOZENÝCH OD
BIFUNKČNÍCH ACETYLENYCKÝCH
MONOMERŮ, CESTOU KOORDINAČNÍ
POLYMERIZACE
Mgr. Eva Slováková
Doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr.
RNDr. Hynek Balcar, CSc.
Cestou koordinační řetězové polymerizace a kopolymerizace bi- a monofunkčních
ethynylarenů byly připraveny konjugované polymerní sítě nového typu s polyenovými
hlavními řetězci a arylenovými spojkami. Jako modelový bifunkční monomer byl použit
1,4-diethynylbenzen, který byl polymerizován na (i) metathesních katalyzátorech
odvozených od W a Mo a na (ii) inzertních katalyzátorech odvozených od Rh a Ir. S
použitím Rh katalyzátorů vznikají polymerní sítě s výtěžkem okolo 90 %. Wolframové
katalyzátory poskytují výtěžky okolo 30 % a katalyzátory odvozené od Mo a Ir jsou k
těmto polymerizacím nevhodné (výtěžky pouze pod 10 %).
Jako další studovaný parametr byl zvolen druh rozpouštědla. Pro přípravu polymerních
sítí na Rh katalyzátorech byl použit jednak tetrahydrofuran a dále CH2Cl2. V obou
rozpouštědlech byly získány výtěžky v rozmezí 70 – 90%, avšak pouze polymery
připravené v CH2Cl2 vykazují zajímavé hodnoty specifického povrchu (600 – 900 m2/g)
[1]. Polymerní sítě připravené na Rh katalyzátorech v prostředí tetrahydrofuranu a
polymerní sítě připravené na W katalyzátorech v prostředí CH2Cl2 nebo benzenu
vykazují specifický povrch menší než 10 m2/g.
S cílem modifikovat složení polymerních sítí, byly dále s použitím Rh katalyzátorů
v prostředí CH2Cl2 připraveny kopolymery 1,4-diethynylbenzenu a těchto monofunkčních
monomerů: (i) fenylacetylen (ii) (3-thienyl)acetylen (iii) [4-(difenylamino)fenyl]acetylen
(iv) (4-nitrofenyl)acetylen s výtěžkem v rozmezí 60 - 80 % a velikostí specifického
povrchu 400 – 700 m2/g.
References:
[1] Hanková, V.; Slováková, E.; Zedník, J.; Vohlídal, J.; Sivkova, R.; Balcar, H.; Zukal,
A.; Brus, J.; Sedláček, J. Macromol. Rapid Commun. 2012, 33, 158-163.
QM/MM STUDY OF PRODANE
MOLECULE IN WATER
Ing. Lukáš Sobek
Prodane molecule [6-propionyl,2-(NN'dimethyl)aminonaphthalene] is often used in biochemical
research. It serves as a fluorescent probe for studying of phospholipid membranes. In this work,
we investigated solvent effects of water on spectroscopic properties of two prodane twisted and
planar coformers (Fig. I).
Figure I.
We performed Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM) methodology. In this
approach, the system is divided into two regions, one of them is treated quantum mechanically,
while the other using the classical molecular mechanics. In our case, the QM part contained
prodane and five nearest water molecules and the rest of them (295 waters) were included in the
MM region. We employed the time dependent density functional theory (TDDFT) with the hybrid
BH-LYP functional and the DZP basis set for the QM region. The solvent/solute cluster was
included in a sphere, equilibrated and thermalized at the MM level, while QM region keeping at
frozen eqilibrium structure. After that preliminary step we ran molecular dynamics with QM
region initial velocities from Wigner distribution for planar conformer and random velocities for
twisted prodane conformer.
We simulated absorption spectra for selected geometries obtained from the dynamics. In this
lecture I will discuss the results and compare them with experimental spectroscopic data.
References:
Cwiklik L. et al. J.Phys. Chem. A, 2011, 115, 11428
SELECTED ION FLOW TUBE MASS
SPECTROMETRY, SIFT-MS
Mgr. Kristýna Sovová
Prof. Patrik Španěl Dr. rer. nat.
Selected Ion Flow tube Mass Spectrometry, SIFT-MS, allows
a real time detection and quantification of trace amounts of gases including vapours of
volatile organic compounds present in ambient humid air. This technique was previously
used mainly for analyses of compounds present in human breath. However, it has a
potential to be used in other areas of interdisciplinary research [1] including plant
physiology and environmental research, medicine, food science or in the study of
bacterial cultures.
Although bacteria do not have any sensory organs, they somehow can perceive what is
happening around them and it is possible that they are able to communicate using
chemical signals. As a model system to investigate such communication we have
studied volatile organic compounds released by bacterial colonies in selected clones of
Serratia rubidaea (R, red and smooth), Serratia
marcescens (F, fountain shape collonies) and
Escherichia coli (Ec) grown on nutrient rich
media [2]. These three organisms form an
interesting ecosystem of competing species
and their concurrent growth may result in the
“survival of the fittest” scenario. In a ternary
system like this the interaction can be seen as
an analogue of the well known game “rockpaper-scissor. Whilst the ultimate result of the
population dynamics can be observed by
counting of surviving colony forming units, it
would be much more instructive to follow them in the real time using volatile signatures
of the individual clones. It was the objective of this study to identify such chemical
signatures and the preliminary results look very encouraging.
[1] P. Španěl, D. Smith, Progress in SIFT-MS: Breath analysis and other applications,
Mass Spectrometry Reviews, 30 (2011) 236-267.
[2] J. Čepl, I. Pátková, A. Blahušková, F. Cvrčková, A. Markoš, Patterning of mutually
interacting bacterial bodies: close contacts and airborne signals, Bmc Microbiology, 10
(2010).
NUMERICAL MODELLING OF ION
TRAJECTORIES IN SELECTED ION
FLOW TUBE MASS-SPECTROMETRY
Mgr. Anatolii Spesyvyi
prof. RNDr. Patrik Španěl, Dr. rer.nat.
Selected ion flow tube mass-spectrometry (SIFT-MS) is a technique for the
real time quantification of trace gases in air and breath. The limit of
quantification of concentrations of volatile organic compounds is currently
about 10 ppbv (parts per billion by volume). However for new diagnostic uses
in breath analysis, security areas and plant biology much better sensitivity
with a detection limit of 0.01-0.1 ppbv is needed.
The first step for increasing SIFT-MS sensitivity is the optimisation of the
injection quadrupole to get significantly higher ion signal transmitted from the
ion source into the flow tube reactor via the injector. This goal can be
achieved through the focusing by ion optical lens voltages and variation of
their positions that would result into optimum ion trajectories. The easiest way
for such optimization is using a computer model of the ion optics and mass
filter system. In this work I have studied ion trajectories through the injection
quadrupole using the special package SIMION for simulation of ion/electron
trajectories in the optics systems.
Scheme of the studied system indicating H3O+ trajectories is represented in
Figure 1. As the result of simulations it was found that the last exit lens
voltage is the key parameter of ion current through the injector.
Figure 1 – Scheme of the injection quadrupole.
SYNTHESIS OF LAMELLAR
ZEOLITES AND THEIR
MODIFICATIONS BY PILLARING
TREATMENT
Mgr. Jana Šťavíková
Prof. Ing. Jiří Čejka, Dr.Sc.
Zeolites are crystalline microporous aluminosilicates widely used as catalysts in
petrochemical industry due to their large surface areas, shape selectivity and strong
framework acidity. Zeolite MFI is one of the most frequently used zeolites. This zeolite
has a three-dimensional 10-ring pore system with channels of diameter 5.1 x 5.5 Å [1].
Its lamellar form has been synthesized with the use of the specially designed template
([C22H45-N+(CH3)2-C6H12-N+(CH3)2-C6H13]Br2) [2]. The individual layers of MFI are
separated by the long chains of the template preventing the crystal growth in the third
dimension.
Pillaring
Calcination
Lamellar MFI Zeolite
Pillared MFI Zeolite
Lamellar MFI
Fig. 1 The illustration of proposed layer arrangements
of MFI zeolite
Pillared MFI
Fig. 2 Scanning electron micrographs of MFI
Pillared forms of zeolites have the individual layers permanently separated.
Transformation of lamellar MFI zeolite into its pillared form has been carried out using
TEOS as a silica source. TEOS creates silica pillars among zeolite layers (Fig. 1). It is
expected that the pillared zeolite possess higher accessibility of catalytic centers than
conventional 3D MFI zeolites. SEM images confirm that the shapes of lamellar and
pillared form of MFI are very similar (Fig. 2). Pillared form of MFI zeolite shows larger
surface area than its lamellar form, which has been investigated by N2 adsorption
isotherms (428 m2/g – lamellar vs. 798 m2/g – pillared form).
In my lecture I will describe the synthesis of lamellar MFI zeolite, characterization of its
pillared form and discuss the results of the measurements gained from different
techniques (XRD, SEM microscopy, N2 sorption, FTIR spectroscopy),
References:
1. Ghamami M., Sand L. B., Zeolites 1983, 3, 155 – 162.
2. Choi M., Na K., Kim J., Sakamoto Y., Terasaki O., Ryoo R., Nature 2009, 461,
246 – 250.
MEMBRANE-ACTIVITY OF ANTIMICROBIAL
PEPTIDES INVESTIGATED BY ADVANCED
FLUORESCENCE TECHNIQUES
Ing. Tomáš Steinberger
prof. Martin Hof, Dr.rer.nat. DSc.
When current antibiotics become less efficient, there is a promise that some antibiotics
can be replaced by other nature’s substances, e.g. peptides. Halictines are novel
antimicrobial peptides isolated from the venom of the eusocial bee Halictus sexcinctus.
We obtained four analogues of the native peptide HAL 1 from IOCB AV CR. They
already characterized structural properties of these peptides and their antimicrobial
activity against selected bacteria. Newly synthesized analogues were prepared by point
mutations of native peptide. There is a hope that these modifications could increase
antimicrobial activity and decrease undesirable hemolytic activity.
Our aim was to characterized membrane permeation activity of Halictines through the
use of a basic model of biological cells – large unilamellar phospholipid vesicles LUVs.
We prepared two basic types of leakage assays based on LUVs with free dyes
entrapped inside and one assay with Laurdan content. We used classical Steady State
Fluorescence Spectroscopy and advanced fluorescence methods for study of dyes
escape from LUVs and we also used Laurdan Generalized Polarization technique for
better understanding peptide insertion into membrane. In this way we received
complementary information and we can conclude that the most active peptides are the
native HAL 1 and analogue HAL 1/6. However HAL 1/6 requires presence of negatively
charged phospholipids in membrane which may explain its higher selectivity against
bacteria. Furthermore, FCS results have shown that the leakage in case of all HAL
peptides happens via pore formation. Results from GP revealed that peptide insertion in
the membrane do not lead directly to formation of pores.
References:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
Monincová L, et al. Amino Acids, 2010, 39, 3, 763-775.
Andersson et al. Eur.Biophys J., 2007, 36: 621.
Pramanik, A.; Thyberg, P.; Ringler, R. Chem. Phys. Lipids, 2000, 104, 35-47.
Macháň, R.; Hof, M. Int. J. Mol. Sci., 2010, 11, 427-457.
Parasassi, T., Gratton, E. et al. Biophys. J., 1990, 57, pp. 1179-1186.
SPECTROSCOPIC STUDIES OF QUANTUM
DOTS – (AZA)PHTHALOCYANINES
HYBRID SYSTEMS
Ing. Jan Suchánek
Doc. Ing. Zdeněk Zelinger, CSc.
Quantum dots (QDs) are semiconductor nanocrystals (typical sizes 2-10 nm) with
unique optical properties. They possess strong, narrow-size emission in the visible
spectrum, broad absorption band, large fluorescence intensity and high photochemical
stability. Moreover, their emission is size-tunable – with decreasing size their emission is
blue-shifted [1].
Chemical compounds, called photosensitizers, can transfer absorbed energy to oxygen
and excite it to its reactive singlet form. Singlet oxygen, O2(1Δg), is a powerful oxidant of
biological targets and can be used in medicine for photodynamic therapy of tumors
(PDT) [2]. The hybrid system of QDs and appropriate photosensitizers, such as
phthalocyanines (Pc), can utilize the fluorescence of QD moiety for monitoring and the
Pc moiety for PDT of cancer cells.
In this work, the interaction between CdSe quantum dots and phthalocaynines has been
studied by UV–visible, time-resolved fluorescence and laser kinetic spectroscopy. The
formation of the complex was deduced from the changes in the UV-Vis absorption
spectra and the CdSe photoluminescence quenching by phthalocyanine was observed.
The association constant of the complex K = 980 M-1 was determined from the UV-Vis
absorption titration experiment. Further, the triplet absorption spectra of two Pc and one
AzaPc and their rate constants of triplet states deactivation and rate constants of triplet
states quenching by oxygen were determined for both uncomplexed and complexed
(Aza)Pc by laser kinetic spectroscopy. QDs exhibit no significant influence on the rate
constants.
References:
[1] Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem.1996, 100, 1326 – 13239
[2] Bonnett R.: Chem.Soc.Rev. 1995, 24, 19-33
PICK-UP PRŮŘEZ PRO
ATMOSFÉRICKÉ MOLEKULY
Mgr. Pavla Svrčková
Mgr. Michal Fárník, DSc.
Práce s klastry vody je důležitá pro informace o chování ledových nanočástic, které jsou
v atmosféře a hrají tam nejrůznější důležité úlohy. Jedna z nich je, že polární
stratosférické mraky jsou zodpovědné za vznik ozonové díry. K chemii, která vede
k ničení ozonu, dochází na povrchu ledových částic v polárních stratosférických mracích
(PSC) [1, 2]. Pokud chceme těmto procesům v atmosféře rozumět, potřebujeme
porozumět ledovým nanočásticím a co se děje s molekulami na těchto ledových
částicích. V naší laboratoři nás zajímá, jakým způsobem se na ně budou nachytávat
molekuly. Supersonickou expanzí do vakua v komoře se vytvoří klastry, studované
molekuly jsou nachytány na klastry v tzv. „pickup“ komůrce a na konci aparatury je
umístěn kvadrupólový hmotnostní spektrometr, kterým detekujeme fragmenty klastrů po
ionizaci elektronem.
Naším cílem je změřit průřez klastru pro zachycení molekuly (pickup cross section).
Pickup cross section jsme schopni určit ze změny rychlosti nanočástice při záchytu
nějaké molekuly na dané částici. Měřili jsme data pro různé molekuly na klastrech
argonu [3] a vody a výsledky jsme porovnávali s jejich geometrickými průřezy i mezi
sebou navzájem. Naměřená data jsme také měli možnost porovnávat s vypočtenými
hodnotami, které byly získány pomocí počítačové simulace. Určené průřezy jsou velice
důležitým parametrem, který vystupuje v nejrůznějších modelech atmosféry, např.
nukleace ledových částic v mracích či tvorba a chemie v PSC. Ve většině případů se
používá geometrický průřez, ale naše výsledky ukazují, že ve skutečnosti je
několikanásobně jiný.
References:
[1] Molina, M. J.; Tso, T. L.; Molina L. T.; Wang, F. C. Y. Science 1987, 238, 1253.
[2] Tolbert, M. A.; Rossi, M. J.; Golden, D. M. Geophys. Res. Lett. 1988, 15, 847.
[3] Fedor, J.; Poterya, V.; Pysanenko, A.; Fárník, M. The Journal of Chemical Physics
2011, 135, 104305
SYNTÉZA METALOCENOVÝCH
KOMPLEXŮ ČTYŘMOCNÉHO TITANU
S NENASYCENÝMI PENDANTNÍMI
SKUPINAMI
Miloš Večeřa
RNDr. Martin Lamač, Ph.D.
Sloučeniny titanu sehrávají velmi důležitou roli v katalýze. Typickým příkladem se stal
náhodný objev polymerace alkenů, když jeden z pracovníků v laboratořích u Karla
Zieglera řádně nevyčistil reakční aparaturu [1]. Výsledkem byl stereoregulární
vysocemolekulární polyethylen s vysokým podílem krystalinity, který je pevnější než
ocel. Zjistilo se, že reakci katalyzuje komplex vzniklý reakcí chloridu titaničitého a
triethylaluminia. Až do současnosti se vyvíjí nové katalyzátory na bázi komplexů
titanu s různými skupinami od prostého titanocen dichloridu až k dalším
modifikovaným polosendvičovým komplexům [2].
Naším cílem jsou sendvičové a polosendvičové komplexy titanu, kdy naším cílem
bylo připravit cyklopentadienylové ligandy s nitrilovými a iminovými (imidovými)
skupinami. Vycházíme z 6,6-dimethylfulvenu, který má dvě resonanční struktury,
přičemž amfionová podléhá na šestém uhlíku velmi snadno nukleofilnímu ataku. Je
tak možné na cyklopentadien zavádět nejrůznější skupiny za vzniku soli
substituovaného Cp ligandu, např. reakcí s lithiovanými nitrily, které mají v α-poloze
kyselé protony nebo methylové skupiny. Pokud vzniklý adukt již nemá další kyselé
protony, je možné provést alkylaci nitrilu za vzniku dilithné soli. Z těchto solí
připravujeme komplexy přechodných kovů 4. skupiny a provádíme jejich další
strukturní modifikace.
H3C
CH3
H3C
+
C
CH3
H3C
H3C
CH3
H3C
N
LiC(CH3)2CN
-
-
Li
+
Reference:
[1] Wilke, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5000–5008.
[2] (a) McKnight, A. L.; Waymouth, R. M. Chem. Rev. 1998, 98, 2587–2598; (b)
Britovsek, G. J. P.; Gibson, V. C.; Wass, D. F. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38,
428–447; (c) Gibson, V. C.; Spitzmesser, S. K. Chem. Rev. 2003, 103, 283–315;
(d) Braunschweig, H.; Breitling, F. M. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 2691–2720.
THE INFLUENCE OF DIFFERENTLY
TERMINATED GRAPHENE ON CELL
BEHAVIOUR IN THE
PRESENCE/ABSENCE OF FETAL
BOVINE SERUM
Mgr. Martina Verdánová
RNDr. Ing. Martin Kalbáč, Ph.D.
RNDr. Marie Kalbáčová, Ph.D.
Graphene is a single atom thick carbon layer already tested for its biocompatibility with
affirmative results (Kalbacova et al., 2010). The surface of graphene can be variously
modified (e.g. by oxygen (-O) or hydrogen (-H)) resulting in different wettability. The aim
of this study was to determine the differences in cell adhesion and proliferation on
graphene-O, -H and polystyrene (PS) with or without the fetal bovine serum (FBS)
during the initial adhesion. FBS is an essential component of the cultivation medium
containing various growth factors, adhesion-responsible proteins and cytokines.
Human osteoblastic cell line (SAOS-2) was cultivated on graphene-O, -H and PS for 2h
or 48h in McCoy’s 5A medium with and without 15% FBS during the first 2h of
incubation. Cell number and morfology was determined by immunofluorescent staining
of vinculin (component of focal adhesion (FA)), actin and nuclei . Focal adhesions are
protein complexes which mediate interactions between cell and its substrate. The
graphene-O, -H samples were prepared using a CVD method followed by high
temperature treatment in flowing oxygen or hydrogen gas diluted in argon.
It was observed that graphene with hydrophobic character (H-terminated) seems to be a
better substrate for cell cultivation in presence of FBS than graphene with hydrophilic
surface (O-terminated). Primary vinculin-based adhesions were only established in
presence of FBS, thus the adhesions in the absence of FBS should be carried out by
other type of interactions (e.g. carbohydrates).
References:
Kalbacova, M., Broz, A., Kong, J., Kalbac, M., Carbon, 2010, 48:15, 4323-4329
ELEKTROCHEMICKÁ DETEKCE
SULFIDOVÝCH IONTŮ VYUŽÍVAJÍCÍ
ELEKTRODY MODIFIKOVANÉ
IMOBILIZOVANÝM DERIVÁTEM
FTALOCYANINU
Bc. Magda Zlámalová
Ing. Pavel Janda CSc.
Práce prezentuje elektrochemickou detekci sulfidových iontů S2-/SH- metodou cyklické
voltametrie na elektrodě tvořené bazální rovinou vysoce uspořádaného pyrolytického
grafitu (HOPG) modifikované elektrochemickou depozicí derivátu ftlaocyaninu N,N’,N’’,N’’’-tetramethyl-tetra-3,4-pyridinoporfyrazinátem kobaltu Co(Tmtppa) (obr.1), při
které elektrochemickou redukcí [CoII(Tmtppa)]4+ vzniká na povrchu HOPG nerozpustný
film [CoI(Tmtppa)]3+.
Takto modifikovaná elektroda byla používána v argonové atmosféře ve vodném
prostředí o pH < 8. Metodou cyklické voltametrie byla elektroda zkoumána jako systém
vhodný k detekci a stanovení sulfidů ve vodném prostředí.
Co(Tmtppa), jeden z mála metaloftalocyaninů rozpustných ve vodě, vykazuje
elektrokatalytickou aktivitu při oxidaci sulfidů, která umožňuje oxidační reakci sulfidů při
nižším přepětí než na nemodifikovaných elektrodách a stabilita odezvy elektrody je vyšší
než u běžně používaných elektrod (Pt, Au, GC).
Je známo, že při těchto nižších přepětích oxidace sulfidů končí na vylučování síry a
nedochází ke vzniku jejích rozpustných kyslíkatých sloučenin (které vznikají rovněž při
oxidaci sulfidů kyslíkem), je tato reakce i potenciálním řešením recyklace síry z
odpadních vod.
NANOSTRUKTURNÍ SYSTÉMY PRO
ZPEVŇOVÁNÍ POVRCHU HISTORICKÝCH
MATERIÁLŮ A JEJICH PREVENTIVNÍ
OCHRANU
Mgr. Radek Žouželka
Ing. Jiří Rathouský, CSc.
Cílem práce je příprava částic anorganických hydroxidů a fosfátů pro zpevňování
povrchových vrstev porézních materiálů sloužících jako nosiče aktivních komponent
(např. nanočástice stříbra). Vyvinuté systémy umožní řízené uvolňování biocidní složky
s cílem dosažení dlouhodobé preventivní ochrany historických materiálů před
biologickou degradací.
V oblasti vývoje se náš výzkum zaměřil na vypracování vhodné laboratorní metody pro
přípravu částic hydroxidu vápenatého. Postup byl založen na srážení roztoku chloridu
vápenatého roztokem hydroxidu sodného za zvýšené teploty, aby bylo možné oddělit
endotermní nukleaci krystalů hydroxidu vápenatého od jejich dalšího růstu a Ostwaldova
zrání, což jsou exotermní procesy. Vhodným reakčním prostředím je ethylenglykol
s bodem varu 197 oC a vysokou dielektrickou konstantou. Suspenze hydroxidu
vápenatého po peptizaci obsahovala částice o velikosti 100-200 nm s malým podílem
větších částic o velikosti kolem 1 μm.
Pro biocidní ochranu porézních materiálů byly připraveny nanočástice stříbra redukcí
stříbrných solí vhodnými cukry. Velikost částic lze ovlivnit volbou reakčních podmínek,
zejména typem použitého cukru. Velikost částic má vliv na jejich biocidní vlastnosti, což
bylo ověřeno na některých kmenech bakterií, jednobuněčných sinic a řas (Gloeocapsa,
Chroococcus, Chlorococcum).
Literatura:
Giorgi R., Baglioni M., Berti D., Baglioni P., Acc. Chem. Res., 2010, 43, 695-704.
Poznámka/Note
Konferenční centrum v Liblicích u Mělníka
16.-18.4.2012
SEMINÁŘ STUDENTŮ ÚFCH JH 2012
Konferenční centrum AV ČR v Liblicích
16. - 18. 4. 2012

Seminář studentů ÚFCH JH 2012 Sborník příspěvků

Transkript

Podobné dokumenty

seminář studentů 2009 - J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry

seminář studentů 2009 - J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry

Seminář studentů ÚFCH JH 2010 Sborník příspěvků

1-GRAMMAR - DO x MAKE - Střední škola stavebních řemesel Brno