Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowania
Strona główna

Teoria i praktyka zjawisk powierzchniowych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0600-S2-PP/Ch-TPZP
Kod Erasmus / ISCED: 13.3 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0531) Chemia Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Teoria i praktyka zjawisk powierzchniowych
Jednostka: Wydział Chemii
Grupy: Stacjonarne studia drugiego stopnia - Chemia - Semestr 3
Punkty ECTS i inne: 0 LUB 6.00 (w zależności od programu) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

brak

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot fakultatywny

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (godz.):

- udział w wykładach - 15

- udział w konsultacjach - 2

- udział w ćwiczeniach laboratoryjnych – 45


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (godz.):

- przygotowanie do wykładów - 20

- przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 15

- czytanie literatury- 23

Łącznie: 120 godz. (6 ECTS)


Efekty uczenia się - wiedza:

Student:

W1: Ma pogłębioną wiedzę chemii nowych materiałów

W2: Posiada wiedzę w zakresie syntezy i charakterystyki wybranych katalizatorów i adsorbentów oraz ich praktycznego zastosowania

W3: Zna i rozumie podstawy teoretyczne różnych metod analitycznych i ich wykorzystanie w interpretacji wyników pomiarowych

W1: zna zasady nazewnictwa związków nieorganicznych

W2: zna podstawowe prawa chemiczne

W3: zna cząstki elementarne wchodzące w skład materii

W4: zna teorie (klasyczne i kwantowe) budowy atomu i powstawania wiązań chemicznych

W5: zna podstawy teoretyczne kinetyki oraz równowagi chemicznej

W6: zna przepisy i zasady z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy, podstawowe pojęcia z zakresu toksykologii; akty prawne dotyczące norm i wymagań laboratoriów chemicznych oraz regulacje prawne dotyczące niebezpiecznych substancji i ich przechowywania oraz oznakowania

W7: posiada wiedzę w zakresu podstawowych zagadnień technologii i inżynierii chemicznej

W8: zna podstawowe aspekty budowy i metody oceny właściwości materiałów i substancji chemicznych. Ma wiedzę pozwalającą na wykorzystania materiałów do określonego celu praktycznego oraz wskazania metody ich zagospodarowania po okresie użytkowania

W9: zna podstawowe pojęcia i metody badawcze współczesnej chemii nanomateriałów

W10: posiada znajomość podstawowych terminów, pojęć, zasad i praw fizyki i chemii oraz ich uniwersalnego charakteru w stopniu wystarczającym do dalszej edukacji

W11: Określa i definiuje zasady pomiarowe oraz zastosowania aplikacyjne metod mikroskopowych w badaniach powierzchni.

W12: Rozpoznaje rodzaje powierzchni uzyskanych przy wykorzystaniu różnych technik mikroskopowych oraz potrafi ocenić zmiany powierzchni, które zaszły w wyniku modyfikacji.

W13: Określa właściwości fizykochemiczne zmodyfikowanej powierzchni i sposób jej oddziaływania z innymi związkami.

W14: Wyjaśnia zasady podstawowych technik charakteryzowania powierzchni.

W15: Opisuje budowę i zasadę działania zaawansowanych mikroskopów i mikroskopów sprzężonych z technikami spektroskopowymi.

W16: Określa i definiuje zasady pomiarowe oraz zastosowania aplikacyjne metod elektrochemicznych w badaniach powierzchni.

W17: Rozpoznaje rodzaje powierzchni uzyskanych w wyniku modyfikacji.

W18: Definiuje pojęcia: nanotechnologia, nanocząstki, nanokatalizatory,

W19: Opisuje wpływ adsorbentów i katalizatorów na funkcjonowanie przedmiotów codziennego użytku oraz nanocząstek na funkcjonowanie organizmu

W20: Wskazuje potencjalne zastosowanie katalizatorów i adsorbentów w medycynie i diagnostyce medycznej, kosmetykach, samochodach, stacjach uzdatniania wody, dopalaczach spalin, itp.


Efekty uczenia się - umiejętności:

U1: Wykorzystuje wiedzę z zakresu technologii i nanotechnologii w analizie ogólnych potrzeb człowieka Określa właściwości fizykochemiczne zmodyfikowanej powierzchni i sposób jej oddziaływania z innymi związkami.

U2: Dostrzega związek między rodzajem metody pomiarowej a dokładnością uzyskiwanych danych.

U3: Wyjaśnia zasady podstawowych technik charakteryzowania powierzchni.

U4: Opisuje budowę i zasadę działania zaawansowanych przyrządów elektrochemicznych i spektroskopowych.

U5: Analizuje dane statystyczne na temat zanieczyszczenia powietrza

U6: Wykorzystuje zdobytą wiedzę

U7: Potrafi przygotować stanowisko pracy i zaplanować proces syntezy określonego związku lub produktu chemicznego

U8: Umie analizować wybrane rodzaje widm (np. IR, XPS)

U9: zapisuje równania reakcji zachodzących w roztworach wodnych z udziałem nanomateriałów

U10: wykonuje doświadczenia związane z stanem równowagi w wodnych roztworach nanomateriałów

U11: interpretuje wyniki przeprowadzonych doświadczeń

U12: wykonuje obliczenia związane ze stanem równowagi w roztworach wodnych

U13: posiada umiejętności wykonywania pomiarów podstawowych wielkości chemicznych nanomateriałów oraz potrafi opracować wyniki eksperymentów fizyko-chemicznych

U14: potrafi wykonać analizy ilościowe z zastosowaniem metod wagowych, miareczkowych i instrumentalnych na podstawie procedur analitycznych oraz przygotować raporty z analizy

U15: rozpoznaje grupy funkcyjne nanomateriałów i prowadzi eksperymenty z ich wykorzystaniem

U16: umie znajdować relacje pomiędzy zachowaniem się nanomateriałów podczas formowania i użytkowania a właściwościami fizykochemicznymi, budową i rodzajem struktury


Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1 Jest nastawiony na zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń.

K2 Zna ograniczenia własnej wiedzy i umiejętności.

K3 Nawiązuje współpracę w grupie.

K2: Posiada świadomość możliwości praktycznego wykorzystania i znaczenia dla gospodarki związków chemicznych i nowych materiałów


Metody dydaktyczne:

wykład – informacyjny, problemowy z prezentacjami multimedialnymi

laboratorium – praca laboratoryjna


Metody dydaktyczne podające:

- opis
- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Skrócony opis:

Zapoznanie studentów z nowoczesnymi teoriami dotyczącymi zjawisk powierzchniowych oraz nowoczesnymi metodami modelowania procesów sorpcyjnych i charakteryzacji struktury sorbentów. Omówienie wybranych metod charakteryzacji katalizatorów oraz określania mechanizmów reakcji. Zapoznanie z wybranymi przykładami przemysłowych zastosowań katalizatorów. Omówienie podstawowych definicji i pojęć, klasyfikacji katalizatorów i reakcji katalitycznych (kataliza w roztworach: kataliza kwasowo-zasadowa, kataliza z przeniesieniem elektronu, kataliza związków organometalicznych, własności katalityczne makrocząsteczek, kataliza między fazowa).

Podstawowe definicje i prawa elektrochemii. Nośniki ładunku elektrycznego. Elektrochemia roztworów elektrolitów. Międzyfazowe zjawiska elektryczne. Metody modyfikacji powierzchni elektrod. Elektrody węglowe, kompozytowe. organiczno-nieorganiczne, kompozyty z materiałami pochodzenia biologicznego.

Pełny opis:

1. Zapoznanie słuchaczy z podstawowymi informacjami o istocie i naturze zjawiska katalizy, w tym zwłaszcza katalizy heterogenicznej. Omówienie wybranych metod charakteryzacji katalizatorów oraz określania mechanizmów reakcji. Zapoznanie z wybranymi przykładami przemysłowych zastosowań katalizatorów. Kataliza w ochronie środowiska. Zapoznanie z głównymi metodami otrzymywania katalizatorów.

2. Podstawowe definicje i pojęcia, klasyfikacja katalizatorów i reakcji katalitycznych. Kataliza w roztworach: kataliza kwasowo-zasadowa, kataliza z przeniesieniem elektronu, kataliza związków organometalicznych, własności katalityczne makrocząsteczek, kataliza między fazowa. Własności katalityczne polimerów. Kataliza na powierzchni ciała stałego oraz w ciałach nanoporowatych. Metody pomiaru aktywności katalitycznej. Wybrane procesy katalityczne w ochronie środowiska.

3. Zapoznanie studentów z nowoczesnymi teoriami dotyczącymi zjawisk powierzchniowych oraz nowoczesnymi metodami modelowania procesów sorpcyjnych i charakteryzacji struktury sorbentów.

4. Adsorpcja: Podstawowe pojęcia, klasyfikacje izoterm adsorpcji płynów podkrytycznych (IUPAC) i nadkrytycznych (Aranovich - Donohue), wysokorozdzielcza metoda as, równanie Kelvina, podstawowe modele analityczne: Langmuir, BET, DA. Adsorbenty: alotropy węgla, fulereny i nanorurki, modele budowy węgli aktywnych. Zeolity i materiały typu MCM. Heterogeniczność powierzchni: GAI, Metoda Nguyena i Do,

5. Synteza i modyfikacja adsorbentów

Nanopory – definicja, mechanizmy adsorpcji z fazy gazowej i ciekłej w nanoporach, klasyfikacje izoterm adsorpcji. Sorbenty nanoporowate stosowane w praktyce: krzemionki, zeolity, materiały uporządkowane typu MCM, SBA-15, nanorogi węglowe, MOF, kompozyty nanorurkowo-polimerowe, membrany nanorurkowe. Współczesne i perspektywiczne zastosowania sorbentów nanoporowatych.

6. Aspekty teoretyczne i praktyczne procesu ekstrakcji w układzie ciecz-ciało stałe

7. Teoria kinetyczna procesu separacji w technikach chromatograficznych

8. Możliwości zastosowania preparatywnej i procesowej chromatografii cieczowej

9. Warunki i optymalizacja procesu rozdzielania mieszanin wieloskładnikowych za pomocą GC (rodzaje faz stacjonarnych, ocena jakości kolumn)

10. Układy wielowymiarowe – zastosowania analityczne

W ramach pracowni m.in.

1) Pomiar kinetyki adsorpcji fenolu roztworu wodnego na wglu komercyjnym w temperaturze pokojowej.

2) Pomiar izotermy adsorpcji fenolu na wglu komercyjnym w temperaturze pokojowej.

3) Badania procesu karbonizacji celulozy.

4) Badania sorpcji wody i alkoholi na wglach metod FTIR.

5) Fizyko-chemiczna charakterystyka katalizatorów heterogenicznych:

6) Wyznaczenie właściwości kwasowo-zasadowych powierzchni katalizatorów.

7) Zastosowanie techniki XPS do badań katalizatorów heterogenicznych. Interpretacja widm XPS katalizatorów na bazie węgli aktywnych.

8) Katalityczny rozkład H2O2 w roztworach wodnych. Wyznaczanie pozornej energii aktywacji.

9) Badanie aktywności katalitycznej węgli aktywnych w wybranych procesach katalitycznych metodą przepływową ciągłą.

10) Katalityczny rozkład chlorowcopochodnych w fazie gazowej.

11) Wyodrębnianie lotnych zanieczyszczeń powietrza z wykorzystaniem adsorbentów węglowych

12) Zastosowanie sorbentów oktadecylowych do sorpcji barwników roślinnych w układzie ciecz-ciało stałe.

13) Preparatywna chromatografia cienkowarstwowa w oczyszczaniu ekstraktów roślinnych (wyodrębnianie i oznaczanie polifenoli i alkaloidów z herbaty)

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

2. D.D. Do, Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics, Imperial College Press, London, 1998.

3. F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, London, 1999.

4. J. K. Garbacz, G. Rychlicki, „Wybrane zagadnienia teorii i metod pomiarowych adsorpcji gazów”, Wydawnictwo UMK, skrypt, Toruń 1984,

5. J. Ościk, „Adsorpcja”, wydawnictwo PWN, Warszawa 1974,

6. D. M. Young, A. D. Cromwell, Fizyczna adsorpcja gazów, wydawnictwo PWN, Warszawa 1968,

7. H. Jankowska, A. Świątkowski, J. Choma, „Węgiel Aktywny”, Wydawnictwo Naukowi-Techniczne, Warszawa 1985.

8. I.J. Nejmark, Syntetyczne adsorbenty mineralne, WNT, Warszawa, 1988.

Literatura uzupełniająca:

1. E. J. Bottani and J.M.D. Tascon (Editors), Adsorption by Carbons, Elsevier, Amsterdam, 2008.

2. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

3. J.A. Moulijn, P.W.N.M. van Leeuwen and R.A. Santen (editors), Catalysis: An Integrated Approach to Homogeneous, Heterogeneous and Industrial Catalysis, Elsevier, Amsterdam, 1993.

4. J. M. Thomas, W. J. Thomas, Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH, Weinheim, 1997.

5. Tiwari A., Tiwari A., Nanomaterials, Wiley, 2013

6. Szewczyk P., Nanotechnologie. Aspekty techniczne, środowiskowe i społeczne, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.

7. Regis E., Nanotechnologia : narodziny nowej nauki, czyli świat cząsteczka po cząsteczce, Warszawa: Prószyński i S-ka,2001.

Kelsall R.W., Hamley I.W., Geoghegan M., Nanotechnologie. PWN, 2009.

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

- egzaminy pisemne – oceniające wiedzę w zakresie W1-W20

Kryteria oceniania:

Ocena na podstawie pisemnego testu składającego się z pytań jednokrotnego wyboru spośród 4 ewentualności. Błędne wskazanie odpowiedzi jest równoznaczne z 0 punktów za pytanie. Poprawna odpowiedź – 1 punkt. Co najmniej 20 pytań w teście i/lub egzamin w formie pytań otwartych.

Zaliczenie egzaminu po osiągnięciu co najmniej 50% punktów możliwych do uzyskania. Ocena bardzo dobra po uzyskaniu więcej niż 80% punktów. Pozostałe oceny proporcjonalnie w zakresie 50-80% punktów.

Praktyki zawodowe:

nie dotyczy

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-02-19
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Wiśniewski
Prowadzący grup: Piotr Gauden, Magdalena Ligor, Tomasz Ligor, Marek Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Skrócony opis:

Zapoznanie studentów z nowoczesnymi teoriami dotyczącymi zjawisk powierzchniowych oraz nowoczesnymi metodami modelowania procesów sorpcyjnych i charakteryzacji struktury sorbentów. Omówienie wybranych metod charakteryzacji katalizatorów oraz określania mechanizmów reakcji. Zapoznanie z wybranymi przykładami przemysłowych zastosowań katalizatorów. Omówienie podstawowych definicji i pojęć, klasyfikacji katalizatorów i reakcji katalitycznych (kataliza w roztworach: kataliza kwasowo-zasadowa, kataliza z przeniesieniem elektronu, kataliza związków organometalicznych, własności katalityczne makrocząsteczek, kataliza między fazowa).

Podstawowe definicje i prawa elektrochemii. Nośniki ładunku elektrycznego. Elektrochemia roztworów elektrolitów. Międzyfazowe zjawiska elektryczne. Metody modyfikacji powierzchni elektrod. Elektrody węglowe, kompozytowe. organiczno-nieorganiczne, kompozyty z materiałami pochodzenia biologicznego.

Pełny opis:

1. Zapoznanie słuchaczy z podstawowymi informacjami o istocie i naturze zjawiska katalizy, w tym zwłaszcza katalizy heterogenicznej. Omówienie wybranych metod charakteryzacji katalizatorów oraz określania mechanizmów reakcji. Zapoznanie z wybranymi przykładami przemysłowych zastosowań katalizatorów. Kataliza w ochronie środowiska. Zapoznanie z głównymi metodami otrzymywania katalizatorów.

2. Podstawowe definicje i pojęcia, klasyfikacja katalizatorów i reakcji katalitycznych. Kataliza w roztworach: kataliza kwasowo-zasadowa, kataliza z przeniesieniem elektronu, kataliza związków organometalicznych, własności katalityczne makrocząsteczek, kataliza między fazowa. Własności katalityczne polimerów. Kataliza na powierzchni ciała stałego oraz w ciałach nanoporowatych. Metody pomiaru aktywności katalitycznej. Wybrane procesy katalityczne w ochronie środowiska.

3. Zapoznanie studentów z nowoczesnymi teoriami dotyczącymi zjawisk powierzchniowych oraz nowoczesnymi metodami modelowania procesów sorpcyjnych i charakteryzacji struktury sorbentów.

4. Adsorpcja: Podstawowe pojęcia, klasyfikacje izoterm adsorpcji płynów podkrytycznych (IUPAC) i nadkrytycznych (Aranovich - Donohue), wysokorozdzielcza metoda as, równanie Kelvina, podstawowe modele analityczne: Langmuir, BET, DA. Adsorbenty: alotropy węgla, fulereny i nanorurki, modele budowy węgli aktywnych. Zeolity i materiały typu MCM. Heterogeniczność powierzchni: GAI, Metoda Nguyena i Do,

5. Synteza i modyfikacja adsorbentów

Nanopory – definicja, mechanizmy adsorpcji z fazy gazowej i ciekłej w nanoporach, klasyfikacje izoterm adsorpcji. Sorbenty nanoporowate stosowane w praktyce: krzemionki, zeolity, materiały uporządkowane typu MCM, SBA-15, nanorogi węglowe, MOF, kompozyty nanorurkowo-polimerowe, membrany nanorurkowe. Współczesne i perspektywiczne zastosowania sorbentów nanoporowatych.

6. Aspekty teoretyczne i praktyczne procesu ekstrakcji w układzie ciecz-ciało stałe

7. Teoria kinetyczna procesu separacji w technikach chromatograficznych

8. Możliwości zastosowania preparatywnej i procesowej chromatografii cieczowej

9. Warunki i optymalizacja procesu rozdzielania mieszanin wieloskładnikowych za pomocą GC (rodzaje faz stacjonarnych, ocena jakości kolumn)

10. Układy wielowymiarowe – zastosowania analityczne

W ramach pracowni m.in.

1) Pomiar kinetyki adsorpcji fenolu roztworu wodnego na wglu komercyjnym w temperaturze pokojowej.

2) Pomiar izotermy adsorpcji fenolu na wglu komercyjnym w temperaturze pokojowej.

3) Badania procesu karbonizacji celulozy.

4) Badania sorpcji wody i alkoholi na wglach metod FTIR.

5) Fizyko-chemiczna charakterystyka katalizatorów heterogenicznych:

6) Wyznaczenie właściwości kwasowo-zasadowych powierzchni katalizatorów.

7) Zastosowanie techniki XPS do badań katalizatorów heterogenicznych. Interpretacja widm XPS katalizatorów na bazie węgli aktywnych.

8) Katalityczny rozkład H2O2 w roztworach wodnych. Wyznaczanie pozornej energii aktywacji.

9) Badanie aktywności katalitycznej węgli aktywnych w wybranych procesach katalitycznych metodą przepływową ciągłą.

10) Katalityczny rozkład chlorowcopochodnych w fazie gazowej.

11) Wyodrębnianie lotnych zanieczyszczeń powietrza z wykorzystaniem adsorbentów węglowych

12) Zastosowanie sorbentów oktadecylowych do sorpcji barwników roślinnych w układzie ciecz-ciało stałe.

13) Preparatywna chromatografia cienkowarstwowa w oczyszczaniu ekstraktów roślinnych (wyodrębnianie i oznaczanie polifenoli i alkaloidów z herbaty)

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

2. D.D. Do, Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics, Imperial College Press, London, 1998.

3. F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, London, 1999.

4. J. K. Garbacz, G. Rychlicki, „Wybrane zagadnienia teorii i metod pomiarowych adsorpcji gazów”, Wydawnictwo UMK, skrypt, Toruń 1984,

5. J. Ościk, „Adsorpcja”, wydawnictwo PWN, Warszawa 1974,

6. D. M. Young, A. D. Cromwell, Fizyczna adsorpcja gazów, wydawnictwo PWN, Warszawa 1968,

7. H. Jankowska, A. Świątkowski, J. Choma, „Węgiel Aktywny”, Wydawnictwo Naukowi-Techniczne, Warszawa 1985.

8. I.J. Nejmark, Syntetyczne adsorbenty mineralne, WNT, Warszawa, 1988.

Literatura uzupełniająca:

1. E. J. Bottani and J.M.D. Tascon (Editors), Adsorption by Carbons, Elsevier, Amsterdam, 2008.

2. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

3. J.A. Moulijn, P.W.N.M. van Leeuwen and R.A. Santen (editors), Catalysis: An Integrated Approach to Homogeneous, Heterogeneous and Industrial Catalysis, Elsevier, Amsterdam, 1993.

4. J. M. Thomas, W. J. Thomas, Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH, Weinheim, 1997.

5. Tiwari A., Tiwari A., Nanomaterials, Wiley, 2013

6. Szewczyk P., Nanotechnologie. Aspekty techniczne, środowiskowe i społeczne, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.

7. Regis E., Nanotechnologia : narodziny nowej nauki, czyli świat cząsteczka po cząsteczce, Warszawa: Prószyński i S-ka,2001.

Kelsall R.W., Hamley I.W., Geoghegan M., Nanotechnologie. PWN, 2009.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/25" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2024-10-01 - 2025-02-23
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Wiśniewski
Prowadzący grup: Piotr Gauden, Magdalena Ligor, Tomasz Ligor, Marek Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Skrócony opis:

Zapoznanie studentów z nowoczesnymi teoriami dotyczącymi zjawisk powierzchniowych oraz nowoczesnymi metodami modelowania procesów sorpcyjnych i charakteryzacji struktury sorbentów. Omówienie wybranych metod charakteryzacji katalizatorów oraz określania mechanizmów reakcji. Zapoznanie z wybranymi przykładami przemysłowych zastosowań katalizatorów. Omówienie podstawowych definicji i pojęć, klasyfikacji katalizatorów i reakcji katalitycznych (kataliza w roztworach: kataliza kwasowo-zasadowa, kataliza z przeniesieniem elektronu, kataliza związków organometalicznych, własności katalityczne makrocząsteczek, kataliza między fazowa).

Podstawowe definicje i prawa elektrochemii. Nośniki ładunku elektrycznego. Elektrochemia roztworów elektrolitów. Międzyfazowe zjawiska elektryczne. Metody modyfikacji powierzchni elektrod. Elektrody węglowe, kompozytowe. organiczno-nieorganiczne, kompozyty z materiałami pochodzenia biologicznego.

Pełny opis:

1. Zapoznanie słuchaczy z podstawowymi informacjami o istocie i naturze zjawiska katalizy, w tym zwłaszcza katalizy heterogenicznej. Omówienie wybranych metod charakteryzacji katalizatorów oraz określania mechanizmów reakcji. Zapoznanie z wybranymi przykładami przemysłowych zastosowań katalizatorów. Kataliza w ochronie środowiska. Zapoznanie z głównymi metodami otrzymywania katalizatorów.

2. Podstawowe definicje i pojęcia, klasyfikacja katalizatorów i reakcji katalitycznych. Kataliza w roztworach: kataliza kwasowo-zasadowa, kataliza z przeniesieniem elektronu, kataliza związków organometalicznych, własności katalityczne makrocząsteczek, kataliza między fazowa. Własności katalityczne polimerów. Kataliza na powierzchni ciała stałego oraz w ciałach nanoporowatych. Metody pomiaru aktywności katalitycznej. Wybrane procesy katalityczne w ochronie środowiska.

3. Zapoznanie studentów z nowoczesnymi teoriami dotyczącymi zjawisk powierzchniowych oraz nowoczesnymi metodami modelowania procesów sorpcyjnych i charakteryzacji struktury sorbentów.

4. Adsorpcja: Podstawowe pojęcia, klasyfikacje izoterm adsorpcji płynów podkrytycznych (IUPAC) i nadkrytycznych (Aranovich - Donohue), wysokorozdzielcza metoda as, równanie Kelvina, podstawowe modele analityczne: Langmuir, BET, DA. Adsorbenty: alotropy węgla, fulereny i nanorurki, modele budowy węgli aktywnych. Zeolity i materiały typu MCM. Heterogeniczność powierzchni: GAI, Metoda Nguyena i Do,

5. Synteza i modyfikacja adsorbentów

Nanopory – definicja, mechanizmy adsorpcji z fazy gazowej i ciekłej w nanoporach, klasyfikacje izoterm adsorpcji. Sorbenty nanoporowate stosowane w praktyce: krzemionki, zeolity, materiały uporządkowane typu MCM, SBA-15, nanorogi węglowe, MOF, kompozyty nanorurkowo-polimerowe, membrany nanorurkowe. Współczesne i perspektywiczne zastosowania sorbentów nanoporowatych.

6. Aspekty teoretyczne i praktyczne procesu ekstrakcji w układzie ciecz-ciało stałe

7. Teoria kinetyczna procesu separacji w technikach chromatograficznych

8. Możliwości zastosowania preparatywnej i procesowej chromatografii cieczowej

9. Warunki i optymalizacja procesu rozdzielania mieszanin wieloskładnikowych za pomocą GC (rodzaje faz stacjonarnych, ocena jakości kolumn)

10. Układy wielowymiarowe – zastosowania analityczne

W ramach pracowni m.in.

1) Pomiar kinetyki adsorpcji fenolu roztworu wodnego na wglu komercyjnym w temperaturze pokojowej.

2) Pomiar izotermy adsorpcji fenolu na wglu komercyjnym w temperaturze pokojowej.

3) Badania procesu karbonizacji celulozy.

4) Badania sorpcji wody i alkoholi na wglach metod FTIR.

5) Fizyko-chemiczna charakterystyka katalizatorów heterogenicznych:

6) Wyznaczenie właściwości kwasowo-zasadowych powierzchni katalizatorów.

7) Zastosowanie techniki XPS do badań katalizatorów heterogenicznych. Interpretacja widm XPS katalizatorów na bazie węgli aktywnych.

8) Katalityczny rozkład H2O2 w roztworach wodnych. Wyznaczanie pozornej energii aktywacji.

9) Badanie aktywności katalitycznej węgli aktywnych w wybranych procesach katalitycznych metodą przepływową ciągłą.

10) Katalityczny rozkład chlorowcopochodnych w fazie gazowej.

11) Wyodrębnianie lotnych zanieczyszczeń powietrza z wykorzystaniem adsorbentów węglowych

12) Zastosowanie sorbentów oktadecylowych do sorpcji barwników roślinnych w układzie ciecz-ciało stałe.

13) Preparatywna chromatografia cienkowarstwowa w oczyszczaniu ekstraktów roślinnych (wyodrębnianie i oznaczanie polifenoli i alkaloidów z herbaty)

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

2. D.D. Do, Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics, Imperial College Press, London, 1998.

3. F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, London, 1999.

4. J. K. Garbacz, G. Rychlicki, „Wybrane zagadnienia teorii i metod pomiarowych adsorpcji gazów”, Wydawnictwo UMK, skrypt, Toruń 1984,

5. J. Ościk, „Adsorpcja”, wydawnictwo PWN, Warszawa 1974,

6. D. M. Young, A. D. Cromwell, Fizyczna adsorpcja gazów, wydawnictwo PWN, Warszawa 1968,

7. H. Jankowska, A. Świątkowski, J. Choma, „Węgiel Aktywny”, Wydawnictwo Naukowi-Techniczne, Warszawa 1985.

8. I.J. Nejmark, Syntetyczne adsorbenty mineralne, WNT, Warszawa, 1988.

Literatura uzupełniająca:

1. E. J. Bottani and J.M.D. Tascon (Editors), Adsorption by Carbons, Elsevier, Amsterdam, 2008.

2. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

3. J.A. Moulijn, P.W.N.M. van Leeuwen and R.A. Santen (editors), Catalysis: An Integrated Approach to Homogeneous, Heterogeneous and Industrial Catalysis, Elsevier, Amsterdam, 1993.

4. J. M. Thomas, W. J. Thomas, Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH, Weinheim, 1997.

5. Tiwari A., Tiwari A., Nanomaterials, Wiley, 2013

6. Szewczyk P., Nanotechnologie. Aspekty techniczne, środowiskowe i społeczne, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.

7. Regis E., Nanotechnologia : narodziny nowej nauki, czyli świat cząsteczka po cząsteczce, Warszawa: Prószyński i S-ka,2001.

Kelsall R.W., Hamley I.W., Geoghegan M., Nanotechnologie. PWN, 2009.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.
ul. Jurija Gagarina 11, 87-100 Toruń tel: +48 56 611-40-10 https://usosweb.umk.pl/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.0.4.0-2 (2024-05-20)