Zeolity a mikroporézní anorganické materiály:

Mikroporézní materiály
Význam a použití zeolitů a mikroporézních materiálů.
Definice základních pojmů, hlinitokřemičitany (přírodní a syntetické zeolity), mikroporézní materiály na bázi hlinitofosforečnanů, vrstevnaté jíly (pillared clays) a mesoporézní materiály (MCM-41, -48). Chemické složení.
Základní stavební jednotky pro syntézu mikroporézních materiálů (primary building units, secondary building units), jejich vzájemné spojení v trojrozměrnou strukturu. Střídání jednotlivých prvků v mřížce (Loewensteinovo pravidlo).
Přírodní zeolity - rozdělení do skupin na základě podobnosti struktury, základní vlastnosti, využití. Adsorpce na zeolitech.
Kationy a jejich lokalizace v různých zeolitických strukturách.
Vztahy mezi přírodními a syntetickými analogy, seznámení se základními strukturními typy (A, X, Y, FAU, MOR, ERI, vysokosilikátové MFI, MTW, MEL, TON, ..).
Syntetické zeolity (mikroporézní materiály na bázi hlinitokřemičitanů)
Syntéza zeolitů (poměr Si/Al v reakční směsi, přítomnost OH-, anorganických kationtů, aniontů, vody, úloha organických templátů, čas, teplota, očkování, velikost krystalů). Úloha templátů při syntéze zeolitů. Zabudování dalších prvků do zeolitové mřížky, stabilita, vlastnosti. Chemie roztoků Fe a její vliv na syntézu zeolitů s Fe v mřížce. Molekulové modelování templátů pro přípravu nových zeolitických struktur.
Syntéza velkých krystalů, urychlení syntézy, syntéza v kyselém prostředí (fluoridová metoda).
Odstranění templátů, kalcinace, iontová výměna amonných nebo kovových iontů do kationtových pozic zeolitu.
Kyselost zeolitů - síla kyselosti, počet aktivních center (závislost na atomech tvořících mřížku). Broenstedovská a Lewisovská centra. Důkaz úspěšného zabudování dalších prvků do mřížky zeolitu (XRD, NMR, FTIR).
Syntetické hlinitofosforečnany
Syntéza hlinitofosforečnanů (poměr P/Al v reakční směsi, přítomnost OH-, anorganických kationtů, aniontů, vody, úloha organických templátů, čas, teplota, očkování, velikost krystalů). Úloha templátů při syntéze hlinitofosforečnanů, zabudování Si do krystalické mřížky, střídání Al - P - Si. Zabudování dalších prvků do hlinitofosforečnanové mřížky, stabilita, vlastnosti. Odlišnost struktur hlinitofosforečnanů od hlinitokřemičitanů. Syntéza AlPO materiálů v kyselém prostředí (fluoridová metoda).
Kyselost hlinitofosforečnanů - síla kyselosti, počet aktivních center (závislost na atomech tvořících mřížku). Důkaz úspěšného zabudování dalších prvků do mřížky zeolitu (XRD, NMR, FTIR, UV-VIS).
Mezoporézní materiály z porézní vrstevnaté struktury
Zeotypy (hlinitofosforečnany, gallofosforečnany), vrstevnaté sloučeniny (Pillared Layered Solids), mesoporézní molekulová síta (MCM, hexagonální vs. kubická). Syntéza, vlastnosti, použití v katalýze nebo jako nosiče pro katalyticky aktivní systémy.
Charakterizace struktury mezoporézních materiálů
Využití instrumentálních analytických technik ke stanovení krystalinity a struktury (XRD, FTIR, MAS NMR, SEM, sorpce plynů a organických molekul). Teoretické základy instrumentálních technik, přístrojové vybavení, experimentální možnosti, typy získaných informací. Nutnost kombinace experimentálních technik, omezení jednotlivých technik a jejich vzájemné doplňování. Charakterizace jednotlivých typů materiálů, lokalizace kationtů v mřížce nebo v kanálech daného strukturního typu zeolitu.
Experimentální metody v heterogenní katalýze
Způsoby dávkování reaktantů v heterogenní katalýze (sytiče, lineární dávkovače, kondenzace produktů, dávkovací smyčky), analýza reakčních produktů ("off-line" a "on-line" analýza, plynová chromatografie, infračervená spektroskopie, NMR, MS), reakce s rychlou změnou koncentrací. Typy reaktorů, "in-situ" techniky, propojení katalytických aparatur s analytickou technikou, kombinace analytických metod (FTIR-GC, FTIR-MS, GC-MS).
Zeolity v organické syntéze
Přehled organické chemie na zeolitech, úloha struktury na průběh dané reakce a získání žádaných produktů (acido-basická katalýza, redox katalýza). Vztahy mezi strukturou daného zeolitu, jeho acido-basickými nebo redoxními vlastnostmi a průběhem dané reakce.
Modifikace zeolitů
Modifikace zeolitů pro zvýšení selektivity dané reakce, snížení deaktivace. Lokalizace aktivních center na vnějších vs. vnitřním povrchu, blokování neselektivních center. Tvorba organometalických katalyticky aktivních center v kanálové struktuře zeolitů.
Určování mechanismu organických reakcí na zeolitech
Vhodná volba experimentu, rozvaha postupu experimentu, využití experimentálních technik při určování mechanismu organických reakcí. Značkované sloučeniny, použití isotopů k prokázání daného mechanismu. Volba vhodné experimentální metody (FTIR, 13C MAS NMR, GC-MS). Tvorba meziproduktů.
Průmyslové využití zeolitů
Katalytické procesy založené na využití zeolitů.
Speciální aplikace
Syntéza zeolitů na površích kovů, porézích materiálů, celulosy, teflonu, zeolitické membrány.