Synthesis and surface characterization of oxide-based coatings and layer-structured matarials“.  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62175
Type K
Principal investigator Kristóf, János
Title in Hungarian Oxid-bázisú bevonatrendszerek, réteges szekezetű anyagok szintézise és felületi tulajdonságainak vizsgálata
Title in English Synthesis and surface characterization of oxide-based coatings and layer-structured matarials“.
Keywords in Hungarian felületek, agyagásvány, elektrokatalizátor, TA, molekula spektroszkópia
Keywords in English surfaces, clay minerals, electro-catalysator, TA, molecule spectroscopy
Discipline
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)80 %
Chemical Engineering (Council of Physical Sciences)10 %
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)10 %
Panel Chemistry 1
Department or equivalent TTK Analitikai Kémia Kutatócsoport (University of Pannonia)
Participants Horváth, Erzsébet
Kalló, Dénes
Makó, Éva
Szabó, Sándor
Starting date 2006-03-01
Closing date 2010-08-31
Funding (in million HUF) 13.000
FTE (full time equivalent) 0.75
state closed project
Summary in Hungarian
Rövid összefoglaló
A. alprogram: Szol-gél eljárással készült, Ta2O5 -al, ZrO2 -dal és SnO2 -dal stabilizált IrO2- és RuO2-alapú vegyesoxid bevonatok (anódok) képződési reakcióit vizsgáljuk termoanalitikai és spektroszkópiai módszerekkel, a felületi morfológia (elektrokémiai aktivitás) optimalizálása céljából. Az elektródok tesztelését szennyvizek szervesanyag-tartalmának anódos oxidációval történő lebontása céljából modell-rendszerekben, in situ körülmények között végezzük, a gyakorlati alkalmazásra potenciálisan alkalmas bevonatrendszerek kiválasztása céljából.
B. alprogram: Mechanokémiai aktiválással, majd interkalációval előállított kaolinit nanorétegek hőkezelésével „szuper-aktív” felületi centrumokat tartalmazó adszorbenseket állítunk elő. A mechanokémiai kezelés, az interkaláció, valamint a termikus deinterkaláció körülményeinek szisztematikus tanulmányozásával/optimalizálásával tervezhető felületi tulajdonságú adszorbenseket előállítását célozzuk meg.
A két alprogramot a vizsgálati metodológia azonossága, valamint az oxid-felületeken lejátszódó reakciók hasonló értelmezhetősége kapcsolja össze.
Summary
Summary
Sub-project A: The formation reactions of IrO2- and RuO2-based mixed oxide coatings (anodes) stabilized by Ta2O5, ZrO2 and SnO2 will be studied by thermoanalytical and spectroscopic methods to optimize surface morphology (electrode performance). In order to use for the electrochemical incineration of organic wastes in waters and waste-waters, the anodes films will be tested in model systems under in situ conditions to select the best composites as potential electrodes for practical application.
Sub-project B: Kaolinite nanolayers obtained by intercalation of the mechanochemically activated mineral can be converted to an adsorbent having „super-active” surfaces after thermal deintercalation. With a systematic study of the parameters influencing surface activity, adsorbents of tailored surface properties can be obtained.
The two different sub-programs are connected via the use of similar test methods and via the similarity in interpretation of surface phenomena.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Prekurzor sók vizes, illetve alkoholos oldatából szol-gél eljárással titánlemez hordozón hőkezeléssel kialakított IrO2, RuO2, SnO2 egykomponensű rendszerek, valamint IrO2 – SnO2, RuO2 – SnO2, IrO2 – Ta2O5, illetve RuO2 – IrO2 – SnO2 vegyesoxid filmek képződési mechanizmusának in situ tanulmányozását végeztük el. A bevonat tulajdonságait jelentősen befolyásoló szekunder reakciókat (intramolekuláris hidrolízis, felületi karbonilok, karboxilátok, karbonátok, Zundel-típusú szerkezetek képződése és bomlása) részletesen elemeztük. Összefüggést mutattunk ki a filmkialakulás hőmérséklete és a bevonat összetétele, illetve az elektrokémiai aktivitás és a bevonat nemesfém-tartalma között. Gyógyszeripari technológiai szennyvíz, illetve fenolát-tartalmú víz detoxikálására a kifejlesztett katalitikus aktivitású bevonatok segítségével sikeres kísérleteket végeztünk. Kaolinit nano-komplexek, mechanokémiai úton módosított felületű, illetve OH-csoportokat tartalmazó ásványok szerkezetének, bomlásmechanizmusának szisztematikus vizsgálatát végeztük el. A karbamid nano-komplexbe történő beépülési mechanizmusára vonatkozóan új modellt állítottunk fel. A mechanikai tulajdonságok javítása céljából polimerbe ágyazható, nanométer-tartományba eső delaminált kaolinit előállítására sikeres előkísérleteket végeztünk.
Results in English
A detailed study of the formation mechanism of IrO2, RuO2, SnO2 one-components systems as well as IrO2 – SnO2, RuO2 – SnO2, IrO2 – Ta2O5, and RuO2 – IrO2 – SnO2 mixed oxide coatings prepared from aqueous and alcoholic precursor solutions onto titanium metal supports by heat treatment has been carried out under in situ conditions. The role of the side reactions significantly influencing the coating characteristics (intramolecular hydrolysis, formation and subsequent decomposition of surface carbonyls, carboxylates, carbonates, Zundel-type structures) was identified and described in detail. Close correlations were found between the film evolution temperature and coating composition as well as between the electrochemical activity and the noble-metal content of the film. The coatings were successfully used for the detoxification of pharmaceutical process waste water and phenolate-containing water. The systematic study of the structure and decomposition mechanism of organo-clay nano-complexes, mechanochemically modified kaolinite surfaces and minerals containing OH-groups has been carried out. A new model has been proposed for the mechanism of urea incorporation in the nano-complex formed. Successful preliminary experiments were made for the delamination of kaolinite and for the incorporation of the nano-sized mineral thus formed into polymer matrices.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62175
Decision
Yes





 

List of publications

  
L. Vázquez-Gómez, E. Horváth, J. Kristóf, Á. Rédey and A. De Battisti:: Investigation of IrO2-SnO2 Thin Film Evolution from Aqueous Media., Applied Surface Science, 253, 1178-1184,, 2006
E. Horváth, J. Kristóf, L. Vázquez-Gómez, Á. Rédey and V. Vágvölgyi:: Investigation of RuO2-IrO2-SnO2 Thin Film Evolution – a thermoanalytical and spectroscopic study., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 86, 141-146,, 2006
O. Carmody, R. L. Frost, J. Kristóf, S. Kokot, J. T. Kloprogge and É. Makó:: Modification of Kaolinite Surfaces Through Mechanochemical Activation with Quartz: A Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform and Chemometrics Study., Applied Spectroscopy, 60, 1414-1422,, 2006
J. Kristóf, R. L. Frost and E. Horváth:: Application of controlled-rate thermal analysis (CRTA) in the study of minerals., Krakow, August 27-31, 2006. (oral), 2006
V. Vágvölgyi, J. Kristóf, E. Horváth and R. L. Frost:: Surface reactivity investigation of mechanochemically activated kaolinite., 3rd Mid-European Clay Conference, Opatija, Croatia, September 18-23, 2006., 2006
J. Kristóf, R. L. Frost and E. Horváth:: Thermoanalytical investigation of surface-modified kaolinites., Krakow, August 27-31, 2006. (oral), 2006
E. Horváth, R. L. Frost and J. Kristóf:: High- and low-temperature Raman and infrared spectroscopy of organoclay complexes., 9th European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry,Krakow, August 27-31, 2006. (oral), 2006
L. Vázquez-Gómez, E. Horváth, J. Kristóf, Á. Rédey and A. De Battisti:: Investigation of RuO2-SnO2 Thin Film Formation by Thermogravimetry-Mass Spectrometry and Infrared Emission Spectroscopy., Thin Solid Films, 515, 1819-1824,, 2006
J. Kristóf, E. Horváth, L. Vazquez-Gómez, A. De Battisti and V. Vágvölgyi:: Investigation of thermally prepared RuO2-IrO2-SnO2 thin film evolution., 9th European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry., 2006
J. Kristóf, E. Horváth, V. Vágvölgyi and A. De Battisti:: In Situ Thermoanalytical Studies on Mixed Oxide Thin Film Evolution., Proceedings of the 1st Czech-Hungarian-Polish-Slovakian Thermoanalytical Conference,30-31 May,, 2007, Sopron, Hungary. pp. 19-23, 2007
V. Vágvölgyi, J. Kristóf, E. Horváth and J. Kovács:: Surface Acidity and Reactivity Investigation of Mechanochemically Activated Kaolinite., Proceedings of the 1st Czech-Hungarian-Polish-Slovakian Thermoanalytical Conference,, 2007
V. Vágvölgyi, S. J. Palmer, J. Kristóf, R. L. Frost, E. Horváth:: Mechanism for hydrotalcite decomposition: a controlled rate thermal analysis study., Journal of Colloid and Interface Science, 318, 302-308, 2008
V. Vágvölgyi, L.M. Daniel, J. Kristóf, R. L. Frost and E. Horváth:: Dynamic and controlled rate thermal analysis of attapulgite., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,92,589-594, 2008
V. Vágvölgyi, J. Kovács, E. Horváth, J. Kristóf and É. Makó:: Investigation of mechanochemically modified kaolinite surfaces by thermoanalytical and spectroscopic methods., Journal of Colloid and Interface Science, 317, 523-529,, 2008
V. Vágvölgyi, R.L. Frost, M. Hales, A. Locke, J. Kristóf and E. Horváth:: Controlled rate thermal analysis of hydromagnezite., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, , 92, 893-897,, 2008
V. Vágvölgyi, M. Hales, W. Martens, J. Kristóf, E. Horváth and R. L. Frost:: Thermal analysis of hydrozincite and smithsonite., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, , 92, 911-916,, 2008
V. Vágvölgyi, A. Locke, M. Hales, J. Kristóf, R. L. Frost, E. Horváth and W. N. Martens:: Mechanism for decomposition of aurichalcite – a controlled rate thermal analysis study., Thermochimica Acta, 468, 81-86,, 2008
V. Vágvölgyi, M. Hales, R.L. Frost, J. Kristóf and E. Horváth:: Conventional and controlled rate thermal analysis of nesquehonite Mg(HCO3)(OH)∙2H2O., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, , 94, 523-528,, 2008
Kristóf J., Horváth E., Vágvölgyi V.:: Kaolinit nanokomplexek rezgési spektroszkópiai analízise., 51. Magyar Spektrokémiai Vándorgyűlés, Nyíregyháza, 2008. június 30-július 2. p. 38-41., 2008
É.Makó, J. Kristóf, E. Horváth, and V. Vágvölgyi:: Kaolinit-urea complexes obtained by mechanochemical and aqueous suspension techniques - A comparative study., Journal of Colloid and Interface Science, 330, 367-373,, 2009
S.J. Parker, V. Vágvölgyi, J. Kristóf, E, Horváth and R.L. Frost:: Thermal decomposition of hydrotalcite with hexacyanoferrate (II) and hexacyanoferrate(III) anions in the interlayer – a controlled rate thermal analysis study., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 96(2), 449-454,, 2009
R. L. Frost, S. J. Palmer, J. Kristóf and E. Horváth:: TDynamic and Controlled Rate Thermal Analysis of Halotrichite, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 99(2), 501-507., 2010
J. Kristóf, R. L. Frost, S. L. Palmer, E. Horváth and E. Jakab:: Thermoanalytical sudies on natural potassium, sodium and ammonium alunites., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 100(3), 961-966,, 2010
R. L. Frost, J. Kristóf and E. Horváth:: Thermoanalytical Studies of silver and lead jarosites and their solid solutions., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 101(1), 73-79, 2010




 

Events of the project

  
2012-02-17 10:32:13
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Környezettudományi Intézet (Pannon Egyetem), Új kutatóhely: Analítikai Kémia Intézeti Tanszék (Pannon Egyetem).



Back »