Příprava a charakterizace zirkonosilikátových materiálů a jejich katalytické vlastnosti

Bc. Šimon Kovář

Diplomová práce

Synthesis and characterization of zirconosilicate materials and their catalytic performance

Anotace:

Zirkonosilikátové materiály představují perspektivní katalyzátory pro různé organické reakce. V této práci byly syntetizovány dva odlišné typy materiálů: nanovlákenné zirkonosilikáty získané elektrostatickým zvlákňováním a zirkonosilikáty připravené sol-gelovou metodou, jejichž povrch byl dále modifikován pomocí trimethylmethoxysilanu. Materiály byly charakterizovány pomocí infračervené spektroskopie, nukleární magnetické rezonance v pevné fázi s rotací pod magickým úhlem, skenovací elektronové mikroskopie, adsorpční/desorpční porosimetrie, termogravimetrické analýzy, rentgenové fotoelektronové spektroskopie, elementární analýzy a rentgenové práškové difrakce. Modifikované zirkonosilikáty byly testovány jako katalyzátory v MPV redukci cyklohexanonu a aminolýze styrenoxidu, zatímco nanovlákenné zirkonosilikáty byly použity v těchto dvou reakcích, a navíc při syntéze 1,3-butadienu z ethanolu a acetaldehydu. Výsledky ukazují, že každý z těchto syntetických přístupů poskytuje materiály s odlišnou texturou a katalytickou aktivitou, přičemž modifikace sol-gelových materiálů trimethylmethoxysilanem ovlivňuje jejich hydrofobicitu a katalytické vlastnosti.

Abstract:

Zirconosilicate materials are promising catalysts for various organic reactions. In this work, two different types of materials were synthesized: nanofibrous zirconosilicates obtained by electrospinning and zirconosilicates prepared by sol-gel method, whose surface was modified by trimethylmethoxysilane. The materials were characterized by infrared spectroscopy, solid-state nuclear magnetic resonance with rotation at a magic angle, scanning electron microscopy, adsorption/desorption porosimetry, thermogravimetric analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, elemental analysis and X-ray powder diffraction. Modified zirconosilicates were tested as catalysts in the MPV reduction of cyclohexanone and aminolysis of styrene oxide, while nanofibrous zirconosilicates were used in these two reactions, and additionally in the synthesis of 1,3-butadiene from ethanol and acetaldehyde. The results show that each of these synthetic approaches provides materials with different textures and catalytic activity, with the modification of the sol-gel materials with trimethylmethoxysilane affecting their hydrophobicity and catalytic properties.

Klíčová slova

katalýza, oxid křemičitý, povrchová modifikace, MPV redukce, butadien, nanovlákna, sol-gel, catalysis, silicon oxide, surface modification, MPV reduction, butadiene, nanofibers

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2025
• Vedoucí: Mgr. Aleš Stýskalík, Ph.D.
• Oponent: Mgr. David Škoda, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Chemie / Materiálová chemie