Katalytický rozklad organofosfátů pomocí různě defektních metal-organických sítí

Michal VALTER

Bachelor's thesis

Catalytical degradation of organophosphates using differently defective metal-organic frameworks

Abstract:

Organofosfáty jsou látky, které se používají jako pesticidy, bojové látky a zpomalovače hoření. Mají negativní vliv na lidský organismus a na životní prostředí, některé jsou považovány za velice toxické. Proto je potřeba hledat řešení na rychlou a snadnou degradaci těchto látek. Jeden ze způsobů, jak provést degradaci organofosfátů, je pomocí metal-organických sítí (MOFů), které je možné použít jako katalyzátory. MOFy jsou porézní krystalické materiály, které jsou složené z kovových uzlů vzájemně propojených s organickými linkery pomocí koordinační vazby. Tato bakalářská práce je založena na testování katalytického rozkladu modelového organofosfátu za pomocí různě defektních zirkoničitých metal-organických sítí. Jako testovací organofosfát je použit methyl paraoxon. V této práci byly testovány tři zirkoničité MOFy známé jako UiO-66, MOF-808 a MIP-200. Všechny tři MOFy mají stejné kovové jádro, ale liší se linkerem (topicitou a konektivitou). U každé série MOFů bylo odstraněno určité množství linkeru a bylo testováno, jak množství chybějícího linkeru ovlivní rychlost katalytického rozkladu methyl paraoxonu. U UiO-66 je možné pozorovat zvyšování katalytické aktivity při zavádění většího množství defektů vyjádřeného jako množství odstraněného linkeru ze struktury. U MOF-808 je naprosto opačný trend, kdy s větším počtem odstraněných linkerů se naopak katalýza zpomaluje. MIP-200 vykazuje velmi dobrou chemickou odolnost a jeho katalytická aktivita je také závislá na zavedení defektů tak, že s rostoucím množství odstraněného linkeru se nepatrně katalytická aktivita zlepšuje.

Abstract:

Organophosphates are substances that are used as pesticides, warfare agents and flame retardants. They have a negative effect on the human health and the environment, and some are considered highly toxic. It is therefore necessary to look for solutions for the rapid and easy degradation of these substances. One way to perform the degradation of organophosphates is by using metal-organic frameworks (MOFs), which can be used as catalysts. MOFs are porous crystalline materials that are composed of metal nodes interconnected to organic linkers by a coordination bond. This bachelor thesis is based on testing the catalytic decomposition of a model organophosphate using variously defective zirconia metal-organic networks. Methyl paraoxon is used as a model organophosphate. In this work, three zirconia MOFs known as UiO-66, MOF-808 and MIP-200 were tested. All three MOFs have the same metal core but differ in the linker (topology and connectivity). For each series of MOFs, a certain amount of linker was removed and it was tested how the amount of missing linker would affect the rate of catalytic decomposition of methyl paraoxon. For UiO-66, an increase in catalytic activity can be observed when introducing larger amounts of defects expressed as the amount of linker removed from the structure. For MOF-808, the trend is quite the opposite, with catalysis slowing down as more linker is removed. MIP-200 shows very good chemical resistance and its catalytic activity is also dependent on the introduction of defects such that the catalytic activity improves slightly with increasing amount of linker removed.

Keywords

Organofosfáty, degradace, methyl paraoxon, metal-organické sítě (MOFy), UiO-66, MOF-808, MIP-200, katalytická aktivita, defekty

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Daniel Bůžek, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Bachelor programme / field:
Environmental Protection / Environmental technology