|
Chemie a technologie materiálů
Doktorský program,
Fakulta chemické technologie
Cílem studia doktorského studijního programu Chemie a technologie materiálů je příprava špičkových odborníků s širokými znalostmi v oblasti kovových, anorganických nekovových a polymerních materiálů. Studenti budou mít teoretický i praktický přehled o souvislostech mezi přípravou, chemickým složením a užitnými vlastnostmi materiálů. Program má silný teoretický základ vycházející z chemie a fyziky materiálů, fyzikálněchemických a chemicko-inženýrských principů popisu materiálů a materiálových technologií. Při řešení svých disertačních prací se prakticky seznámí s řadou moderních metod pro přípravu, analýzu a charakterizaci různých typů materiálů včetně nanostrukturovaných materiálů a biomateriálů pro medicínu. UplatněníAbsolventi studia budou experty v oblasti materiálů a materiálových technologií. Uplatní se především ve vědecké oblasti, ale i v řídící sféře ve státních i průmyslových organizacích zaměřených na materiály a materiálové technologie. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2024/25Analýza procesu přeměny kmene na sklo
AnotaceHlavním cílem práce je analýza jednoho z kritických procesů při přeměně kmene, a to vývinem a kolapsem primární pěny na rozhraní kmen-tavenina. Primární pěna, která působí jako izolační vrstva zabraňující přenosu tepla do reagujícího kmene, je výsledkem mnoha různých reakcí uvolňujících plyny, které jsou zachyceny ve vrstvě primární taveniny na rozhraní kmene a skla. Bude studována morfologie pěny a chemické reakce uvolňující plyny.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Laboratoř anorganických materiálů, FCHT, VŠCHT Praha
Biodostupnost arsenu a antimonu v oblastech zatížených dopravou
AnotaceAntimon (Sb) - dnes poměrně neznámý a málo citovaný toxický prvek, se stává nebezpečným pro životní prostředí. Jeho sloučeniny se používají jako nehořlavé příměsi v řadě průmyslových výrob (automobilový průmysl, výroba PET lahví atd.); stále se zvyšující koncentrace tohoto prvku je výzvou pro geochemický a materiálový výzkum. Cílem disertační práce bude studovat stabilitu sloučenin Sb vstupujícího do prostředí (otěr z brzdových destiček) a jeho následné chování v systému půda - podzemní a povrchová voda. Budou porovnány geochemické vlastnosti antimonu a arsenu z hlediska stability v prostředí a dostupnosti pro lidský organismus (dýchací trakt). Další část bude věnována monitoringu vybrané zatížené lokality.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Borany: Cesta k inerciální proton-borové fúzi
AnotaceAneutronická fúze protonu a jádra 11B za vzniku tří jader 4He je nejúčinnějším a ekologicky nejbezpečnějším zdrojem energie, který je milionkrát vydatnější než například spalování uhlí, a bez jakýchkoli problémů spojených s radioaktivitou, které zase přináší jaderné štěpení. K dosažení p-B fúze je zapotřebí enormní stlačení 10^5 násobku hustoty pevných látek. Pokroky v laserové technologii vedou k vytváření takových podmínek, ve kterých světlo generuje silné tlakové vlny v plazmatu obsahujícím B a H. Zde je potřeba lépe porozumět ideálnímu složení paliva a jeho charakteristikám. Tento projekt, podpořeno grantem EU Pathfinder, navrhuje jako palivo pro aneutronickou fúzi borany, které se skládají výhradně z atomů B a H v poměrech cca. 1:1 a jsou také velmi blízko sebe, a tak se eliminuje potřeba jakéhokoli primárního terče generujícího protony, a proto jsou dobrým začátkem pro inerciální udržení. Máme v úmyslu využít všestrannost chemie boranů k vytvoření širokého portfolia kandidátů na palivo, ke studiu jejich chování v podmínkách inerciálního udržení a k prokázání jejich užitečnosti při fúzi p-B.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Degradace a povrchová chemie polymerů aditivní výroby
AnotaceAditivní výroba umožňuje nízkonákladovou výrobu polymerních prototypů. Jejich samovolná degradace je klíčová v procesu jejich rozkladu. Naproti tomu je limitující v dosažení účinnosti v náročných aplikacích, kde polymery nahrazují jiné materiály. Práce bude zaměřena na polymerní degradaci řízenou i samovolnou, povrchové modifikace chemie a morfologie a varianty kompozitních přístupů při inovaci využití polymerů aditivní výroby.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Degradace 3D tištěných kovových materiálů vodíkem
AnotaceV souvislosti se současnými ekologickými trendy v lidské společnosti jsou stále více zmiňovány a rozvíjeny vodíkové technologie. Je však dlouhodobě známo, že vodík negativně ovlivňuje mechanické vlastnosti některých typů kovových materiálů. Vodíkové zkřehnutí, tzn. snížení plasticity a houževnatosti materiálu díky působení vodíku, které někdy vede k jeho katastrofickému selhání, bylo mnohokrát prokázáno např. pro titanové slitiny, vysoce pevné oceli a další materiály. Nedávné výzkumy však ukázaly, že materiály vyrobené 3D tiskem z kovových prášků jsou na vodíkové zkřehnutí náchylnější než materiály vyrobené klasickou metalurgickou cestou. Důvodem jsou specifické strukturní rysy 3D tištěných materiálů (velice jemná struktura, mnoho fázových rozhraní, vnitřní pnutí atd.). V rámci disertační práce bude u technicky významných 3D tištěných slitin (titanové slitiny, vysoce pevné oceli, hliníkové slitiny a další) studován vliv vodíku na vlastnosti, zejména mechanické (lomy, houževnatost, zkřehnutí, únava...). K prostudování mechanismů působení vodíku bude využita řada náročných experimentálních technik - mechanické, strukturní, fázové, chemické analýzy (tah, tlak, ohyb, tvrdost, únava, LM, SEM, TEM, XRD, AFM, FA, Kelvinova sonda, absorpční/desorpční charakteristiky vodíku...). Výsledkem budou zcela nové poznatky o interakcích 3D tištěných kovových materiálů s vodíkem použitelné jak v konstrukcích energetických a chemických zařízení, tak v moderních pohonných vodíkových systémech.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Elastické a termofyzikální vlastností hornin pro ukládání tepelné energie
AnotaceHorniny byly odjakživa důležité konstrukční materiály a v nejnovější době jsou také potenciálními kandidáty pro ukládání tepelné energie. Elastické a termofyzikální vlastnosti hornin, včetně teplotních závislostí těchto vlastností, jsou proto velmi důležité. Tato práce se zabývá elastickými a termofyzikálními vlastnostmi hornin z hlediska teoretického i experimentálního, a to nejen při pokojové teplotě, ale i při zvýšených teplotách. Cílem práce bude predikovat tyto vlastnosti na základě složení a mikrostruktury hornin, které budou určeny pomocí rentgenové difrakce a polarizační mikroskopie s obrazovou analýzou na základě stereologie, Predikce budou provedeny analyticky (pomocí vícefázových mezí) a numericky (na základě počítačem generovaných virtuálních materiálů). Následně bude provedeno srovnání těchto predikcí s experimentálními výsledky získanými metodou impulzní excitace a různými neustálenými metodami stanovení termofyzikálních vlastností.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav skla a keramiky, FCHT, VŠCHT Praha
Elastické a termofyzikální vlastností žáromateriálů pro vysokoteplotní ukládání tepelné energie
AnotaceMateriály jako dinas, šamot, vysokohlinité a magneziové žáromateriály jsou dobře zavedenými produkty středoevropského keramického průmyslu, a v nějnovější době se pro ně rýsuje další důležitá oblast aplikace: vysokoteplotní ukládání tepelné energie. Elastické a termofyzikální vlastnosti těchto materiálů, včetně jejich teplotních závislostí, jsou velmi důležité pro tuto aplikaci. Tato práce se zabývá elastickými a termofyzikálními vlastnostmi žáromateriálů z hlediska teoretického i exerimentálního, a to nejen při pokojové teplotě ale i při zvýšených teplotách. Cílem práce je predikovat týto vlastnosti na základě složení a mikrostruktury žáromateriálů, které se budou určovat pomocí rentgenové difrakce a polarizační mikroskopie s obrazovou analýzou na základě stereologie. Predikce budou provedeny analyticky (pomocí vícefázových mezí) a numericky (na základě počítačem generovaných virtuálních materiálů). Následně budou srovnány tyto predikce s experimentálními výsledky získanými metodou impulzní excitace a s různými neustálenými metodami stanovení termofyzikálních vlastností.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav skla a keramiky, FCHT, VŠCHT Praha
Glazury s řízenou odrazivostí
AnotacePovrchy keramických výrobků bývají upravovány nanášením různých vrstev, nejpoužívanějšími povrchovými úpravami jsou glazury - stabilní skelné povlaky. Použitím vhodných přísad/pigmentů do glazur lze upravit konečné vlastnosti keramického výrobku např. střešní krytiny. Disertační práce bude zaměřena na přípravu glazur s řízenou odrazivostí tzv. „cool roof“ systémů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav skla a keramiky, FCHT, VŠCHT Praha
Konverze CO2 s použitím obnovitelných zdrojů energie
AnotaceV současnosti využití a konverze CO2 lze považovat za extremně důležitou otázku. Dostupné metody zachycování a konverze CO2 (tj. příprava polymerů nebo methanolu z CO2) vyžadují velmi náročné experimentální podmínky a jsou extrémně náročné z hlediska energetické spotřeby. Navrhovaná práce se zaměří na vytvoření nové generace materiálů, které budou schopny zajistit konverzi CO2 s použitím světelných zdrojů energie (ideálně - slunečního světla). V podstatě budou řešeny dvě klíčové otázky: zachycení a využití CO2 ze vzduchu (na rozdíl od běžných metod předchozí separace CO2) a implementace obnovitelných zdrojů energie (sluneční světlo) pro konverzi CO2 např. na monomery nebo methanol.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Korozní chování pájených spojů výměníků tepla používaných v automobilovém průmyslu
AnotaceHEX je zařízení sloužící k výměně tepla z média s vyšší teplotou do média s nižší teplotou. Zejména v automobilech je jedním z klíčových zařízení pro zajištění komfortu cestujících v kabině, ale také pro zajištění optimální funkce ostatních komponent. HEXy používané k tomuto účelu jsou vyrobeny z hliníkových slitin. V závislosti na typu výměníku a klimatickém pásmu, ve kterém je výměník používán, je definován určitý stupeň ochrany proti korozi. Požadavky na ochranu proti korozi se pohybují od žádné, při použití pouze samotných hliníkových HEXů, až po ochranu pomocí organických povlaků a dalších protikorozních povrchových úprav.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Korozní mechanismy gyroidních implantátů z beta slitiny titanu
AnotacePráce bude zaměřena na kritické typy korozního napadení tohoto typu implantátů, a to zejména štěrbinová koroze, abrazní koroze a mechanicko-korozní únava. Pro studium budou korozního chování budou použity elektrochemické, analytické, tribologické a mechanické laboratorní metody. V rámci práce budou rovněž zapojeny numerické simulace pro modelování chování v reálném tělním prostředí.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Kovové materiály vyrobené 3D tiskem
AnotaceTechnologie 3D tisku kovových materiálů jsou velice perspektivní metody pro výrobu náročných konstrukčních součástek i lékařských implantátů, neboť umožňují zhotovení i velmi složitých tvarů, vysoce porézních struktur atd. V práci budou studovány mikrostruktury, mechanické, korozní, případně biologické vlastnosti ocelí, titanových slitin, biodegradovatelných materiálů, případně hliníkových slitin, vyrobených technologiemi SLM a DED. Rovněž budou studovány vlivy parametrů procesů 3D tisku na vlastnosti vyrobených materiálů. Studium umožní navržení technologie a procesních parametrů vhodných pro získání materiálů s požadovanými vlastnostmi.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Laserově indukovaný dewetting ušlechtilých kovů pro přípravu bimetalických nanočástic
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Luminiscenční kovové klastry pro biologické aplikace
AnotaceMolybdenové klastry nanometrových rozměrů jsou agregáty šesti atomů molybdenu s ligandy. Práce zahrnuje jejich syntézu, studium stability, luminiscence a biologických účinků. Klastry po aktivaci viditelným světlem produkují singletový kyslík, který je vysoce reaktivní a má cytotoxické účinky. Nedávno jsme zjistili, že klastry lze také excitovat rentgenovým zářením (RTG). Již jsme získali slibné výsledky v oblasti RTG-indukované fotodynamické terapie. Klastry představují účinné sloučeniny pro vývoj léčiv určených ke zvýšení účinnosti radioterapie rakoviny, pro fotodynamickou terapii nebo fotoinaktivaci bakterií.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Mechanismus vzniku intermetalických sloučenin při mechanickém legování
AnotaceMechanické legování je populární technologie pro přípravu prášků slitin nebo intermediálních fází (např. intermetalik, karbidů nebo boridů) prostřednictvím vysokoenergetického mechanického mletí. Vysoká obliba metody je dána především tím, že obvykle vede k získání nanostrukturovaných materiálů a tím, že i vzájemně nemísitelné prvky mohou při ní vytvořit tuhé roztoky. Přestože je známý výsledek a existuje několik popisů procesu, přesný mechanismus vzniku intermetalik při tomto procesu není dosud plně pochopen. Důvodem pravděpodobně je široká škála možných parametrů a nemožnost přímého měření teploty prášku v mlecí nádobě. Tato práce počítá s následujícím plánem: nepřímé stanovení maximální teploty prášků v závislosti na podmínkách mletí (rychlost otáčení, poměr hmotnosti prášku a mlecích koulí, velikost koulí) prostřednictvím tepelného rozkladu solí, porovnání fázového složení mechanicky legovaných prášků se srovnávací směsí prášků vystavenou stejné teplotě v peci a pozorování časové závislosti mikrostruktury a fázového složení pomocí XRD a elektronové mikroskopie (SEM, TEM). Mechanismus bude pozorován na různých systémech obsahujících křehké a tvárné prášky (např. Ti-Al, Ti-Si, Ti-Al-Si) a budou vysloveny obecné závěry ohledně mechanismu mechanického legování.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Modifikace povrchů kovových biodegradovatelných materiálů
AnotaceBiodegradovatelné slitiny kovů představují perspektivní směr vývoje v oblati ordopedických aplikací, zejména traumatologie. Mezi slibné systémy patří slitiny na bázi zinku. U těchto materiálů nicméně dochází k nerovnoměrnému koroznímu napadení a, zejména v prví fázi po implantaci, ke zvýšenému dávkování kovových iontů do organismu. V rámci práce budou modifikovány povrchy zinkových slitin za účelem zvýšení jejich užitných vlastností, zejména biokompatibility. Ty budou hodnoceny s využitím standardních materiálových, elektrochemických a spektroskopických metod.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Modifikace povrchů kovových biomateriálů
AnotaceKovové biomateriály stále hrají nezastupitelnou roli v medicíně. Stav povrchu významným způsobem ovlivňuje vlastnosti a chování biomateriálů. Jedná se zejména o interakci na fázovém rozhraní kov-elektrolyt, tj. biokompatibilitu a korozní chování, ovlivněny mohou být však i mechanické vlastnosti. V rámci práce budou modifikovány povrchy kovových biomateriálů za účelem zvýšení jejich užitných vlastností. Ty budou hodnoceny s využitím standardních materiálových, elektrochemických a spektroskopických metod.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Multikomponentní silikátové a borátové struktury použitelné pro detekci termálních neutronů
AnotacePředmětem této práce budou multikomponentní silikátové a borátové struktury se substitucí ionty aktivátorů s cílem zvýšit fázovou a chemickou odolnost materiálu a zlepšit scintilační odezvu při detekci záření neutronů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie, FCHT, VŠCHT Praha
Nanooxidy ceru pro environmentální a bio-aplikace
AnotacePráce se zaměřuje na přípravu nanostrukturních oxidů ceru různými především "wet chemical" metodami a jejich využití v environmenálních a bio-aplikacích. Výjimečné povrchové redoxní vlastnosti CeO2 nanostruktur umožňují reaktivní adsorpci/katalytický rozklad nebezpečných polutantů (jako jsou pesticidy nebo léčiva ve vodách), ale i např. bojových chemických látek. Kromě toho nanočástice CeO2 vykazují neobyčejné pseudo-enzymatické vlastnosti a mohou tak napodobovat enzymy v živých organizmech což by mohlo vést k rozvojí umělých enzymů tzv. nanozymů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Nová udržitelná pojiva ve stavebnictví
AnotaceV současné době je jedním z hlavních směrů výzkumu stavebních hmot nalezení postupů pro snížení energetické spotřeby a snížení emisí CO2 při jejich výrobě. Na trhu se tak vedle klasických pojiv objevuje celá řada pojiv s nižší uhlíkovou stopou. Cílem práce bude zmapovat nové trendy ve výzkumu těchto ekologických pojiv a provést sérii experimentů zabývajících se jejich trvanlivostí. Následně bude navrženo a připraveno vlastní nízkoemisní pojivo obsahující odpadní materiál české provenience, na kterém budou ověřeny jeho vlastnosti z pohledu využitelnosti ve stavebnictví.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav skla a keramiky, FCHT, VŠCHT Praha
Nové třídy ocelí pro výrobu, transport a skladování vodíku
AnotaceV rámci budování udržitelného energetického systému je zásadní, aby se vodík stal součástí energetického mixu. Do roku 2030 se očekává, že bude investováno přibližně 60 miliard EUR do infrastruktury, výzkumu a vývoje a nových výrobních zařízení v rámci hodnotového řetězce, včetně dodavatelů komponent, specializovaných materiálů a konečných aplikací, jako je vývoj vozidel s palivovými články a modernizace průmyslových tepelných zařízení. Korozivzdorná ocel je považována za optimální materiál např. pro elektrolyzérové membrány s protonovou výměnou (PEM), dopravu kapalného vodíku a skladování stlačeného vodíku. Tyto materiály však mohou trpět vodíkovým křehnutím (HE), omezenou svařitelností, vysokými výrobními náklady a silnou závislostí na dovozu surovin. Proto budou v rámci evropského projektu vyvinuty inovativní austenitické Korozivzdorné a běžné manganové oceli pro výrobu, kryokonzervaci vodíku a přepravu stlačeného vodíku. Studie se zaměří na jejich náchylnost k HE a interakci mezi vodíkem a mikrostrukturou oceli. Cílem je dosáhnout pochopení vlivu složení a mikrostruktury oceli na mechanické vlastnosti, vstup vodíku a interakci s materiálem s využitím řady pokročilých technik, které jsou k dispozici ve vodíkové laboratoři Technoparku Kralupy.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Nové typy substitucí na atomech boru a uhlíku na karboranech a metallakarboranech s ohledem na přípravu netradičních léčiv
AnotaceTéma se týká vývoje syntetických metod pro připravu nových klastrových strukturních bloků, které budou využitelné v návrhu netradičních léčiv a také stereochemie substitucí na klastrových molekulách.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Oxidy titanu a titanáty pro pokročilé aplikace
AnotaceLi-ion baterie jsou jedním z nejslibnějších elektrochemických zdrojů energie. Materiály na bázi Ti, jako Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, TiO2-B a H2Ti3O7, jsou považovány za důležité anody pro lithium-iontové baterie kvůli jejich vysoké bezpečnosti a vynikající cyklické stabilitě. Li-iontová baterie (LIB) (obvykle využívající uhlíkové materiály jako anodu) čelí výzvám, pokud jde o převzetí hybridních elektrických vozidel a stacionárních zdrojů energie. Sloučeniny na bázi Ti, zejména Li4Ti5O12, byly prokázány jako nejslibnější anodové materiály, protože vykazují vynikající cyklickou reverzibilitu a vysoké provozní napětí pro zajištění zvýšené bezpečnosti. Rychlost těchto materiálů na bázi Ti je však relativně nízká kvůli velké polarizaci při vysokých rychlostech nabíjení a vybíjení. Ke zvýšení elektrické vodivosti byly použity dopování, povrchové modifikace a iontová difuzivita vytvořením různých nanomateriálů. Bude použit nový způsob přípravy založený na extrakci síranových iontů z krystalů titanylsulfátu a jejich nahrazení hydroxylovými skupinami ve vodném alkalickém roztoku. Metoda vede k nanostrukturované kyselině metatitaničité nebo alkalickým titanátům.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Podvojné vrstevnaté hydroxidy využitelné pro ukládání energie
AnotacePodvojné vrstevnaté hydroxidy jsou skupinou anorganických materiálů s vrstevnatou strukturou, v níž je kladný náboj hydroxidových vrstev obsahujících různé dvojmocné a trojmocné kationty kompenzován nábojem aniontů v mezivrství. Tyto sloučeniny lze využít v řadě aplikací včetně materiálů vhodných pro ukládání elektrické energie. V práci bude studována struktura a vlastnosti podvojných vrstevnatých hydroxidů s různými kombinacemi elektrochemicky aktivních (např. Ni a Co) a dalších kationtů v hydroxidových vrstvách. Pozornost bude věnována vztahu mezi kationtovým složením hydroxidových vrstev, tvorbou fází s uspořádanou vrstevnatou krystalovou strukturou a elektrochemickým chováním připravených produktů. Sledován bude vliv opakovaných nabíjecích a vybíjecích cyklů na změny nábojové kapacity a strukturní stabilitu připravených podvojných vrstevnatých hydroxidů spojenou s možnými změnami ve složení a struktuře hydroxidových vrstev a mezivrství (interkalační a deinterkalační procesy, obsah krystalové vody apod.).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Pokročilé baktericidní povlaky s dlouhodobým účinkem
AnotaceVědecký úkol zaměřený na optimalizaci ukotvenín kovových nanočástic na polymerních nosičích pro přípravu nové generace antimikrobiálních povrchů. K imobilizaci nanočástic budou využity fyzikální metody založené na interakci částic s laserovým zářením. Antibakteriální účinky a biokompatibilita vyvinutých povrchů budou vyhodnoceny ve spolupráci s Ústavem biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha a Fyziologickým ústavem AV ČR.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Pokročilé materiály pro přípravu zeleného vodíku
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Pokročilé materiály pro redukci a oxidaci vody
AnotacePotřeba ochrany životního prostředí a vývoje udržitelných zdrojů energie vede k vývoji energetiky založené na „vodíku“, která poskytuje z ekologického hlediska ideální „materiálový cyklus“. Jedna důležitá otázka v této oblasti však dosud zůstává nevyřešená – pžříprava/výroba levného a „zeleného“ vodíku. Běžné metody, kdy se vodík vyrábí z ropy, nelze považovat za optimální. Proto v poslední době byla velká pozornost zaměřena na tzv. „zelený“ vodík, vyrobený z vody elektrolýzou. „Běžnou elektrolýzu“ však také nelze považovat za perfektní metodu z hlediska energetické náročnosti. Navrhovaná práce bude zaměřena na využití světlem řízeného štěpení vody. Bude vyvinuta a použita nová generace materiálů, které jsou schopny iniciovat fotolýzu vody při osvícení (ideálně při působení slunečním světlem). Práce bude probíhat ve spolupráci s komerčními partnery - Unipertrol, Škoda Transportation a LISS.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Pokročilé slitiny s vysokou entropií a modifikovatelnými vlastnostmi
AnotaceSlitiny s vysokou entropií jsou poměrně novou skupinou materiálů, které jsou charakterizovány preferenčním vznikem tuhých roztoků namísto intermetalických sloučenin. Tyto materiály vykazují řadu vynikajících vlastností, především vysokou pevnost při zachování dostatečné tažnosti, dobré korozní odolnosti a dalších. Vhodným zpracováním je možné u těchto slitin dosáhnout dalšího podstatného zlepšení těchto již velmi dobrých vlastností. Práce bude zaměřena na přípravu nových, pokročilých slitin s vysokou entropií kombinujících významně vyšší pevnosti při zachování dostatečné plasticity.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Pokročilé struktury a materiály pro povrchově zesílenou Ramanovou spektroskopie
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Povrch skla: struktura, vlastnosti, modifikace
AnotacePovrch skla je neprobádanou oblastí, přičemž jeho charakter úzce souvisí s jeho mechanickými a chemickými vlastnostmi. Práce se soustředí na přípravu povrchu modelových skel, jejich charakterizaci a modifikaci ionizujícím zářením a na interakci povrchu s vodou.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav skla a keramiky, FCHT, VŠCHT Praha
Protonově vodivé metaloorganické sítě obsahující funkcionalizované porfyrinové stavební bloky
AnotaceNeustále narůstající světová spotřeba energie a s tím spojené problémy v oblasti životního prostředí vede k nutnosti zavedení nových, ekologických zdrojů energie, což zahrnuje širší využití palivových článků a baterií. Důležitou součástí těchto zařízení jsou protonově vodivé membrány oddělující prostor obou elektrodových poloreakcí, avšak umožňující přenos protonů. Prozatím jsou pro tento účel využívány především vodivé polymery, které mají ovšem řadu nedostatků, např. vysokou výrobní cenu, propustnost pro některé druhy paliv či amorfní povahu, která znemožňuje hlubší pochopení mechanismu přenosu protonů. Metal-organické sítě (Metal-Organic Frameworks, MOF) jsou krystalické porézní koordinační polymery sestávající se z metalických center vzájemně propojených dvou- či vícevaznými organickými ligandy. Pravidelná struktura obsahující póry a možnost ladění jejich velikosti, fyzikálních a chemických vlastností činí tyto materiály vhodnými pro přenos protonů v rámci membrán ve vodíkových palivových článcích. Práce je zaměřena na přípravu zirkonočitých MOF obsahujících tetrakis(4-karboxyfenyl)porfyrin a jeho deriváty se snahou maximalizovat jejich protonovou vodivost. Připravované materiály budou odvozeny již známých struktur PCN-222 a MOF-525, které se vyznačují měrným povrchem v rozmezí 2200 – 2600 m2/g, mezoporézním charakterem a v porovnání s ostatními MOF nadprůměrnou chemickou stabilitou. Pomocí metod substituce porfyrinového ligandu a postsyntetických modifikací budou do struktur zavedeny skupiny s funkcí donorů (fosfonáty, fosfináty, sulfonáty) či akceptorů (aminy) protonů. Bude bude studován vliv těchto modifikací na protonovou vodivost výsledných materiálů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Příprava a charakterizace kovových kompozitních materiálů
AnotaceKompozitní materiály jsou tvořeny minimálně dvěma složkami - matricí a výztuží. Výsledné vlastnosti kompozitu ovlivňují tedy tři faktory, a to vlastnosti matrice, vlastnosti výztuže a synergický efekt jejich působení. V práci budou připravovány materiály s titanovou výztuží připravenou aditivními technologiemi a také metodami práškové metalurgie. Následně bude výztuž infiltrována matricí z bioresobrovatelných kovů a slitin. Bude popsána mikrostruktura a mechanické vlastnosti připravených materiálů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Příprava a studium nových metalo-organických sítí založených na fosfinátových ligandech
AnotaceMetal-organické sítě (Metal-Organic Frameworks, MOFs) jsou porézní krystalické materiály založené na kombinaci kovových center nebo klastrů s dvou a vícevaznými organickými ligandy. Široká škála dostupných kovů a spojovacích molekul dává možnost ladit chemické a fyzikální vlastnosti MOFů a přizpůsobit je na míru konkrétní aplikaci. Fosfinátová koordinační skupina (POOH) tvoří stabilní vazby ke kovovým centrům a zároveň vytváří predikovatelné koordinační motivy, poskytuje tedy výhody oproti tradičně využívaným karboxylovým a fosfonátovým skupinám. Cílem disertační práce bude syntéza a charakterizace nových MOFů za použití fosfinátových spojovacích molekul s důrazem na přípravu krystalů vhodných pro stanovení struktury rentgenovou difrakcí. V rámci práce bude také testována stabilita vzniklých MOFů a jejich použití pro praktické aplikace jako je například sorpce polutantů nebo elektronová a protonová vodivost. V rámci disertační práce se student naučí syntetické postupy při přípravě nových spojujících molekul, organokovových sítí a dále jejich charakterizace (NMR, práškový a monokrystalový XRD, sorpce N2, termická analýza apod.) až po studium jejich aplikací. Práce bude probíhat na pracovišti Ústavu anorganické chemie AV ČR v Řeži.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Slinuté silicidy jako nástrojové materiály budoucnosti
AnotaceSlinuté karbidy jsou velmi populárním materiálem pro výrobu nástrojů díky své tvrdosti, otěruvzdornosti a tepelné stabilitě. Problémem však je to, že dostupnost a cena wolframu a kobaltu v nich obsažených značně závisí na geopolitické situaci. Z tohoto důvodu jsou tyto prvky řazeny v Evropě na seznam tzv. kritických surovin. Tato práce směřuje k vývoji zcela nového nástrojového materiálu, který by tyto prvky vůbec neobsahoval. Budou vyvíjeny slinuté silicidy, kde bude tvrdou fází silicid přechodného kovu a pojivem kov nebo houževnatější intermetalická fáze. Vhodné kombinace tvrdé fáze a pojiva budou vybrány na základě termodynamického rozboru a dostupných informací o mechanických vlastnostech silicidů. Navržené kompozity budou připraveny technikami práškové metalurgie s využitím mechanického legování a slinování v plazmatu. Bude popsána mikrostruktura, fázové složení a mechanické a tribologické vlastnosti pro různé kombinace a poměry výztuže a matrice. Budou kvantifikovány vztahy mezi množstvím silicidu a výslednými vlastnostmi.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Stabilita půdních ternárních komplexů s toxickým oxoaniontem (As, Sb, Se) - vliv obsahu a forem železa a organického uhlíku
AnotaceV půdních profilech se některé toxické prvky (arsen, antimon, selen) vyskytují jako oxoanionty primárně vázáné na hydratované oxidy a oxidy hydroxidy železa (HFO) za vzniku povrchových komplexů. Tento proces probíhá rovnovážnou adsorpcí oxoaniontů z půdního roztoku na aktivní povrchová místa půdních částic za přítomnosti dalších aniontů a rozpustných organických látek. Vznikají tak binární a ternární půdní komplexy, kde se váží anorganický oxid železa, organická látka a oxoanion. Adsorpce a komplexace probíhají v koloidním prostředí, které reaguje na iontovou sílu půdních roztoků (stabilizace nebo agregace částic). Podle nejnovějších výsledků je stabilita vznikajících ternárních komplexů kritická pro dlouhodobou stabilitu vázaných aniontových fází. Cílem práce bude kvalifikovat mechanismus vzniku ternárních komplexů organická fáze – oxid železa – aniontová částice, popsat jejich strukturu, vazebné vlastnosti a vliv prostředí na stabilitu jednotlivých složek komplexů, především oxoaniontů toxických prvků.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Studium degradace materiálů na bázi wolframu vhodných pro fúzní reaktory vlivem vysokých tepelných toků
AnotaceEnergie z termojaderné fúze je velmi slibným budoucím, potenciálně čistým, bezpečným a udržitelným zdrojem pro budoucí energetické reaktory. Vývoj a charakterizace funkčních a konstrukčních materiálů pro fúzní reaktory jsou klíčové, protože tyto materiály musí vydržet extrémní provozní podmínky, aby byl zajištěn úspěšný, bezpečný a efektivní provoz fúzních zařízení. Jedny z nejvíce namáhaných komponent fúzního reaktoru jsou tzv. Plasma Facing Components (PFC) – komponenty přímo vystavené plazmatu. Tyto komponenty musí být schopny odolávat intenzivním tepelným tokům a vysokým dávkám záření, což vede k mechanickému namáhání, degradaci materiálu a mikrostrukturním změnám. Tato práce je zaměřena na studium tepelné degradace v současné době vyvíjených materiálů na bázi wolframu, které jsou považovány za vhodné kandidáty pro PFC díky jejich vysokému bodu tání a dobré tepelné vodivosti. Cílem výzkumu je charakterizovat povrchovou degradaci vzorků PFC na bázi wolframu vystavených vysokým tepelným tokům očekávaným při provozu ve fúzních experimentálních zařízeních a reaktorech. To bude zahrnovat počáteční charakterizaci mikrostruktury vzorků, po kterých budou následovat testy vysokým tepelným tokem, aby se vyhodnotila jejich odolnost. Za pomocí skenovací elektronové mikroskopie bude studována degradace povrchu zatíženích vzorků spolu se změnami mikrostruktury v objemu materiálu. Další pokročilé analýzy budou provedeny v laboratořích VŠCHT např. XPS. Výsledky práce jednak poskytnou pohled na mikrostrukturní změny a degradační mechanismy, které se vyskytují v materiálech na bázi wolframu za extrémních podmínek fúzního reaktoru, přispějí k vývoji odolnějších materiálů pro budoucí fúzní zařízení a reaktory.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Syntéza a aplikace aktivního boránu jako perspektivního porézního polymeru
AnotaceAktivní borán je novým typem porézního polymeru, který byl vyvinut na Ústavu anorganické chemie v Řeži. Aktivní borán vzniká termální syntézou boránových klastrů s organickými molekulami při vysoké teplotě. Analýza ukazuje, že je pravděpodobně složen z boránových klastrů pospojovaných pomocí organických můstků. Prvotní studie ukazují, že tento typ materiálu má nejen vysokou sorpční kapacitu pro testované emergentní polutanty, ale take je to účinný katalyzátor reakcí katalyzovaných Lewisovskými kyselinami. Cílem disertační práce bude příprava nových porézních struktur, jejich detailní charakterizace a použití především jako katalyzátory pro kysele katalyzované reakce. V rámci disertace se student naučí systematické práci v laboratoři, vyhodnocování dat z celé řady charakterizačních metod (práškový XRD, sorpce N2, infračervená spektroskopie, NMR, atd.) a studium použití připravených porézních struktur pro konkrétní aplikace. Práce bude probíhat na ÚACH AV ČR v Řeži.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Syntéza chirálních karboranů a metallakarboranů, studium jejich separace a interakcí s organickými systémy
AnotaceChemie chirálních klastrových sloučeniny boru patří dosud k velmi málo prostudovaným oblastem, ačkoliv jejich axiální či helikální chiralita je podobná jako u některých typů organických látek (BINOL) či ansa-substituted metallocenů. Téma se týká připravy opticky aktivních klastrových sloučenin, separace ennantiomerů a využití látek v medicíně.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Tavicí procesy ve vitrifikačních technologiích
AnotaceAnalýza dějů v průběhu vitrifikačního procesu je prováděna s využitím matematického modelu, jehož vstupní data modelu jsou získávána souborem experimentálních metod zahrnujícím vysokoteplotní sledování tavicích procesů, analýzu uvolněných plynů, termickou analýzu a stanovení oxidačně redukční rovnováhy v taveninách.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Laboratoř anorganických materiálů, FCHT, VŠCHT Praha
Tenké vrstvy multiferoických hexagonálních feritů vykazujících magnetoelektrické vlastnosti
AnotaceTématem disertační práce je studium tenkých vrstev multiferoických hexagonálních feritů s magnetoelektrickým (ME) jevem připravovaných metodami “měkké” chemie ve formě tenkých vrstev metodami depozice z kapalné fáze (CSD). Vybrané hexaferity strukturního typu U, Y a Z, vykazující magnetoelektrické vlastnosti, patří do skupiny intenzivně studovaných multiferoik (https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-conmatphys-020911-125101). Výzkum bude zaměřen na vývoj a optimalizaci CSD syntetických postupů a studium reálné (mikro)struktury (x-ray a neutronová difrakce, elektronová mikroskopie) a jejího vztahu k funkčním (ME) vlastnostem materiálu. Fyzikální část práce zahrnuje stadium elektrických, dielektrických, magnetických a magnetoelektrických vlastností (ve spolupráci jak s domácími, tak i zahraničními fyzikálními laboratořemi).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Využití odpadních materiálů pro zvýšení užitných vlastností moderních slitinových systémů
AnotaceKovové materiály již v řadě aplikací nacházejí z hlediska mechanických vlastností již jistá omezení, která není možné překonat běžnými technikami zahrnujícími například zjemnění mikrostruktury nebo intenzivní plastickou deformací. Velmi perspektivním přístupem se tak zdá být cílené vnášení částic nových fází do těchto systémů v podobě oxidů nebo karbidů, které tyto materiály podstatným způsobem zpevňují. V rámci disertační práce bude zkoumána možnost zpracování rozdílných odpadních materiálů vedoucích k zvýšení užitných vlastností moderních slitinových systémů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, FCHT, VŠCHT Praha
Železo vázané v aluminosilikátech a jeho vliv na vlastnosti využitelné v dekontaminačních technologiích
AnotaceCílem této práce je sledovat vliv strukturně i povrchově vázaného Fe na adsorpční vlastnosti aluminosilikátů, s ohledem na typ materiálu, charakter vazeb Fe a fyzikálně chemické podmínky systému. Významným bodem bude sledování souvislosti mezi chemismem Fe a adsorpční (desorpční) afinitou aluminosilikátů k toxickým kontaminantům (těžkým kovům - Pb, Zn, Cd, toxickým oxoaniontům - As, Se, Sb, radioaktivnímu odpadu - U, Cs nebo zbytkovým barvivům). Studium vzájemné provázanosti chemismu Fe a povrchových vlastností přírodních i modifikovaných aluminosilikátů je aplikovatelné na geochemické procesy, ale také v materiálových a dekontaminačních technologiích.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
2D a vrstevnaté materiály a modifikace iontovými kapalinami
Anotace2D a vrstevnaté materiály (např. podvojné vrstevnaté hydroxidy nebo alkoxidy) budou připravovány jako samonosné katalyzátory. Tento typ materiálu bude modifikován iontovými kapalinami (např. imidazoliového typu), obsahující kov. Tyto iontové kapaliny budou mobilizovány na povrchu 2D nebo vrstevnatých materiálů a celé systémy budou studovány pro heterogenní katalýzu, především pro polymerizaci s otevřením kruhu.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
|
Aktualizováno: 3.2.2022 22:33, Autor: Jan Kříž