Pri novih tehnologijah ogrevanja in ohlajevanja stavb se vse bolj raziskujejo alternativni načini shranjevanja energije, s katerimi bi se izognili potrebi po pretvorbi v električno energijo. Med najbolj obetavnimi načini je uporaba reverzibilne kemijske in fizikalne vezave vode v trdne porozne materiale. Pri tem načinu shranjevanja energije lahko hidrofilen porozni material, ki smo ga posušili s pomočjo sončne energije ali odpadne toplote, v 'vzbujenem' stanju brez toplotnih izgub hranimo zelo dolgo časa. Ko v material zopet kontrolirano spustimo vlago, se ob adsorpciji molekul vode v pore sprosti shranjena toplota. V tem delu smo predstavili stabilen mikroporozen aluminofosfat z doslej najvišjo kapaciteto za tovrsten način shranjevanja energije. Material adsorbira vodo v zelo ozkem tlačnem območju, regeneriramo pa ga lahko pri zelo nizki temperaturi. Kot tak izkazuje izjemne lastnosti za shranjevanje energije in za uporabo v toplotnih črpalkah in hladilnih napravah. Posebno pomemben je vpogled v mehanizem sorpcije na atomskem nivoju, ki smo ga dobili s pomočjo NMR spektroskopije in računskih metod. Pojasnili smo, zakaj mikroporozni aluminofosfati absorbirajo vodo zelo hitro in v izredno ozkem tlačnem območju. Mehanizem sorpcije in lastnosti aluminofosfatov smo primerjali tudi z mehanizmom in lastnostmi dveh obetavnih kovinsko-organskih mikroporoznih materialov, MIL-160 in MOF-801.
COBISS.SI-ID: 6070810
Mikroporozni aluminofosfat AlPO4-34 je zelo obetaven material za shranjevanje energije na osnovi sorpcije vode. Da bi bolje razumeli desorpcijo vode iz materiala (dehidratacijo), smo pri različnih temperaturah izvedli meritve z jedrsko magnetno resonanco (NMR) in z uklonom rentgenskih žarkov (XRD). Pomagali smo si tudi z ab-inicio računi. Pri dehidrataciji smo opazili tri dobro definirane fazne prehode. XRD in NMR sta podala komplementarne informacije, ne le zato, ker uklonske tehnike opazujejo red dolgega dosega in torej povprečno periodično zgradbo materiala in ker so spektroskopske tehnike lokalne in zmožne spremljati dinamiko gradnikov, temveč tudi zato, ker sta metodi delali z različno pakiranima vzorcema. Prav različno pakiranje pa je bilo vzrok temu, da sta XRD in NMR detektirala zelo različne temperature omenjenih faznih prehodov. In čeprav je to nekoliko otežilo primerjavo rezultatov obeh meritev, je tudi pokazalo na to, da bo imel način pakiranja materiala zelo pomembno vlogo pri končni uporabi materiala, saj je ključno vplival na hitrost desorpcije vode.
COBISS.SI-ID: 5835546
Razvili smo novo metodo, s katero smo raziskali prostorsko porazdelitev različnih organskih molekul v ogrodju kovinsko organskega materiala DUT-5. Metoda temelji na meritvah hitrosti spinske difuzije z jedrsko magnetno resonanco in modeliranju različnih porazdelitev molekul. Metoda razloči med primeri, kjer so različne molekule zbrane v domenah, in primeri, kjer so molekule razporejene enakomerno po celotnem materialu. Primerna je za raziskave raznovrstnih heterogenih ali neurejenih materialov, ne le kovinsko-organskih poroznih materialov z več različnimi organskimi molekulami ali funkcionalnimi skupinami.
COBISS.SI-ID: 5735962
V navedenem članku smo člani projektne skupine s pomočjo jedrske magntne resonance temeljito raziskali način vgradnje modelne zdravilne učinkovine indometacin v več različic kovinsko-organskega poroznega materiala MIL-101. Pripravljeni sistemi so predstavljali modelne dostavne sisteme zdravilnih učinkovin. Nosilci MIL-101 so se med sabo razlikovali po kovinskih centrih v vozliščih poroznih ogrodij (Al, Fe, Cr) in po prisotnosti oziroma odsotnosti funkcionalnih skupin na organskih molekulah, ki kovinsko-oksidna oglišča povezujejo v porozno ogrodje. Pokazali smo, da z magnetno resonanco lahko preučujemo interakcije med molekulami v porah in stenami nosilcev in tako pridobimo informacije, ki so zelo pomembne za razumevanje sproščanja zdravila iz nosilca. Ugotovili smo tudi, da preiskovani kovinsko-organski nosilci niso tako primerni kot mezoporozni silikati, saj je njihov sistem por slabše prehoden, prav tako pa ima ogrodje več donorskih mest, ki lahko s topilom, ki ga uporabljamo pri pripravi dostavnega sistema, tvori vodikove vezi.
COBISS.SI-ID: 5447706
V tem delu smo raziskali preferenčno adsorpcijo vode iz plinaste mešanice vode in etanola na porozni kovinsko-organski material MIL-100. Pri tem smo razvili uspešen nov pristop karakterizacije, ki temelji na sklopitvi infrardeče spektroskopije in in-situ gravimetrije. Infrardeča spektroskopija je namreč zmogljiva in priznana metoda za kvantifikacijo adsorbata in za karakterizacijo adsorpcijskih mest, in-situ gravimetrija pa omogoča določanje mase adsorbiranega plina pri različnih relativnih tlakih. Sklopitev obeh tehnik je ključna, če želimo določiti molske absorpcijske koeficiente za karakteristične vibracijske trakove adsorbentov. Predstavljeni pristop poleg študija separacije vode in etanola omogoča tudi študij adsorpcije drugačnih mešanic plinov na porozne materiale.
COBISS.SI-ID: 5760026