Foto- i elektrochemia ciała stałego

Obszar zainteresowań grupy związany jest z zagadnieniami foto- i elektrochemii ciała stałego. Badania o charakterze podstawowym jak i apli­ka­cyj­nym dotyczą tlenków metali przejściowych w formie mikro- i nanomateriałów oraz cienkich warstw.

Materiały te są stosowane jako:

  • anody dla elektrochemicznych ogniw PEC do konwersji energii słonecznej na chemiczną,
  • fotokatalizatory do rozkładu zanieczyszczeń w wodzie i powietrzu,
  • elementy tlenkowych ogniw paliwowych,
  • półprzewodnikowe sensory gazów.

ZESPÓŁ

Kierownik zespołu
prof. dr hab. inż. Marta Radecka

Członkowie zespołu
dr hab. inż. Anita Trenczek-Zając, prof. AGH (ORCiD)
dr inż. Anna Kusior (ORCiD)
dr inż. Andrzej Mikuła (ORCiD)
mgr inż. Miłosz Kożusznik (ORCiD)
mgr inż. Maciej Kubowicz (ORCiD)
mgr inż. Tomasz Kurek
mgr inż. Julia Mazurków (ORCiD)
mgr inż. Kinga Michalec (ORCiD)
mgr inż. Katarzyna Płacheta (ORCiD)

Pracownia badań optycznych półprzewodników

Kierownik pracowni: dr hab. inż. Anita Trenczek-Zając, prof. AGH

Pracownia umożliwia prowadzenie badań mających na celu określenie właściwości optycznych i struktury elektronowej materiałów półprzewodnikowych w oparciu o spektralne zależności reflektancji (R), transmitancji (T) i absorbancji (A) oraz pracę wyjścia elektronów. Metoda wykorzystująca zależności spektralne R, T i A pozwala również na analizę właściwości optycznych ceramiki transparentnej, pigmentacji surowców mineralnych, tlenków wysokoentropowych, itd.

APARATURA

  • Układy do pomiarów:
    • charakterystyk fotoelektrochemicznych,
    • elektrochemicznych,
    • foto- fotoelektrorozkładu związków organicznych,
    • charakterystyk sensorów gazów redukujących i utleniających,
    • fotoprzewodnictwa,
    • przewodnictwa metodą stało i zmiennoprądową,
  • Spektrofluorymetr,
  • Sonda Kelvina,
  • Chromatograf gazowy z wytwornicą wodoru,
  • Dwuwiązkowy spektrofotometr UV-Vis-NIR,
  • Analizator wielkości cząstek oraz potencjału zeta Zetasizer Pro,
  • Mikroreaktory do otrzymywania nanostrukturalnych materiałów metodą hydrotermalną.

PROJEKTY

NCN-OPUSKierownik: dr inż. Andrzej Mikuła
Czas trwania: 01.2023-01.2026Numer projektu: 2022/45/B/ST8/03336

Optymalizacja efektów synergicznych w wieloskładnikowych chalkogenkach metali przejściowych w celu uzyskania wszechstronnych i ekonomicznych elektrokatalizatorów dla technologii konwersji energii

Projekt obejmuje tematykę technologii wodorowych, proponując układy na bazie wieloskładnikowych chalkogenków metali przejściowych jako kataliaztory dla procesu elektrolizy wody. W projekcie wykorzystywana jest nowatorska strategia projektowania materiałów, polegająca na maksymalizacji efektów synergicznych pomiędzy poszczególnymi składnikami. Realizacja projektu przebiega dwutorowo poprzez charakterystykę eksperymentalną oraz obliczenia teoretyczne pozwalające na wyznaczenie tzw. deskryptorów aktywności katalitycznej, a tym samym korelowanie zależności kompozycja chemiczna – struktura – wydajność. Zidentyfikowane materiały o najlepszych parametrach użytkowych są badane pod kątem stabilności, w tym w warunkach symulujących zastosowania przemysłowe.

NCN-PRELUDIUMKierownik: mgr inż. Julia Mazurków
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Marta Radecka
Czas trwania: 09.2019-09.2022Numer projektu: 2021/41/N/ST8/03515

Badania właściwości elektrochemicznych siarczków metali pod kątem zastosowania w nieenzymatycznych sensorach glukozy

Celem tego projektu jest znalezienie korelacji między właściwościami elektrochemicznymi materiału a jego wydajnością w czujnikach glukozy. Jako przedmiot badań zaproponowano siarczki metali (MSx, M: Fe, Cu, Ni; x: <1, 2>) ze względu na wysokie wartości czułości odnotowane dla tych związków. Szczególna uwaga zostanie poświęcona wyznaczeniu struktury elektronowej i przewodnictwa materiałów na podstawie obliczeń ab initio i danych eksperymentalnych. Ponadto badania nad technikami osadzania nanomateriałów umożliwią zaproponowanie powtarzalnej metody wytwarzania modyfikowanych elektrod sitodrukowanych. Spodziewane jest, że opracowanie skutecznej techniki modyfikacji elektrody roboczej będzie miało kluczowy wpływ na rozwój czujników nieenzymatycznych. Szczegółowa analiza właściwości optycznych i elektrycznych wybranej grupy związków wniesie istotny wkład również w rozwój innych dziedzin, w tym nanotechnologii, fotoelektrochemii, optoelektroniki oraz magazynowania i konwersji energii.

MEiN-DIAMENTOWY GRANTKierownik: mgr inż. Kinga Michalec
Opiekun naukowy: dr inż. Anna Kusior
Czas trwania: 09.2019-09.2022Numer projektu: DI2018 008148

Układy hybrydowe związków metali przejściowych dla zastosowań fotokatalitycznych

Celem projektu jest otrzymanie nowej klasy hybrydowych materiałów półprzewodnikowych o rozwiniętej powierzchni właściwej i zwiększonych zdolnościach adsorpcyjnych dla ochrony środowiska. Kluczowym dla realizacji projektu będzie zbadanie połączenia/interfejsu dwóch materiałów półprzewodnikowych oraz określenie jego wpływu na transfer nośników elektronowych. Analizowany będzie również wpływ warunków syntezy na podstawowe relacje pomiędzy uzyskanym układem hybrydowym a właściwościami powierzchniowymi i fotokatalitycznymi materiałów.

NCN-PRELUDIUMKierownik: dr inż. Andrzej Mikuła
Czas trwania: 02.2017-08.2020Numer projektu: 2016/21/N/ST8/0018

Wysokowydajne materiały termoelektryczne do konwersji energii oparte na domieszkowanych Cu2S i Cu2Se

Celem projektu jest otrzymanie wydajnych materiałów do konwersji energii na bazie siarczku i selenku miedzi(I). Założono, że poprzez domieszkowanie materiałów wyjściowych za pomocą Fe, Zn i Sb oraz zastosowanie różnych technik syntezy i formowania możliwe będzie ograniczenie nadmiernej migracji jonów miedziowych, przy zachowaniu optymalnych właściwości transportowych. Prace eksperymentalne poprzedzane są obliczeniami ab initio, mającymi na celu zawężenie zakresu stężeń wprowadzanych domieszek oraz przedstawienie potencjalnych właściwości transportowych i strukturalnych materiałów.

NCN-OPUSKierownik: prof. dr hab. inż. Marta Radecka
Czas trwania: 01.2017-06.2020Numer projektu: 2016/21/B/ST8/00457

Nowe funkcjonalizowane struktury na bazie tlenków metali o kontrolowanym kształcie

Celem projektu jest opracowanie nowej strategii otrzymywania i badań funkcjonalizowanych struktur opartych na tlenkach metali o kontrolowanym kształcie. Przedmiotem badań będą heterostruktury TiO2@Cu2O oraz TiO2@Fe2O3, dla których określone zostaną zależności pomiędzy różnym kształtem nanokryształów NCs TiO2, a składem struktur z jednej strony a ich właściwościami fotoelektrochemicznymi/ fotokatalitycznymi z drugiej.

NCN-SONATAKierownik: dr inż Anna Kusior
Czas trwania: 01.2017-06.2020Numer projektu: 2016/23/D/ST8/00024

Hierarchicznie porowate oraz anizotropowe struktury dla procesów sorpcyjnych

Celem projektu jest otrzymanie nowej klasy anizotropowych materiałów półprzewodnikowych typu Janus_like na bazie związków miedzi (Cu2-xO, Cu2-xS) i cyny (SnO2-x­, SnS2-x­) o zwiększonej aktywności adsorpcyjnej dla zastosowań sensorowych i ochrony środowiska. W trakcie badań podejmowane będą prace nad określeniem relacji pomiędzy właściwościami anizotropii powierzchni i składu a właściwościami adsorpcyjnymi. Istotne będzie określenie metody syntezy struktur typu Janus_like, określenie właściwości optycznych oraz elektrycznych, badania procesów adsorpcji/desorpcji oraz pomiary sensorowe.

MNiE-Najlepsi z najlepszych! 3.0Kierownik: dr inż Anna Kusior
Czas trwania: 06.2018-05.2019Numer projektu: MNiSW/2019/53/DiR/NN3

Związki metali przejściowych o projektowanej powierzchni dla nieenzymatycznych sensorów glukozy

Celem projektu jest zaprojektowanie i otrzymanie nowej klasy materiałów półprzewodnikowych na bazie związków miedzi i żelaza, które będą zastosowane jako materiały sensorowe, ze szczególnym uwzględnieniem detekcji glukozy oraz rozwój naukowy młodych ludzi zaangażowanych w realizację projektu.Projekt obejmuje opracowanie/zaprojektowanie nieenzymatycznego czujnika glukozy w oparciu o materiały o projektowanej powierzchni (układy mezoporowate, nanostrukturalne, o określonym systemie płaszczyznach) charakteryzujące się zwiększonymi zdolnościami adsorpcyjnymi na bazie związków miedzi oraz żelaza.

NCN-OPUSKierownik: prof. dr hab. inż. Marta Radecka
Czas trwania: 07.2013-12.2016Numer projektu: 2012/07/B/ST8/03879

Struktura elektronowa i mechanizm przewodnictwa nanokompozytów tlenków metali w fotoelektrochemii

Celem projektu jest opracowanie nowej strategii pozwalającej na określenie zależności pomiędzy strukturą elektronową i mechanizmem przewodnictwa nanokompozytów oraz nanostruktur na bazie TiO2/SnO2 a wykorzystaniem tych materiałów w fotoelektrochemii.

Lista najważniejszych publikacji

  1. A. Kusior, A. Warchał, S. Komornicki, M. Radecka, Hard-template synthesis of titanium dioxide hollow spheres, Micro & Nano Letters; 2014; 9; 721-725
  2. K. Zakrzewska, K. Kollbek, M. Sikora, Cz. Kapusta, J. Szlachetko, M. Sitarz, M. Ziąbka, M. Radecka, Importance of the electronic structure of modified TiO2 in the photoelectrochemical processes of hydrogen generation, International Journal of Hydrogen Energy; 2015; 40; 815-824
  3. K. Kollbek, A. Szkudlarek, M.M. Marzec, B. Łysoń-Sypień, M. Cecot, A. Bernasik, M. Radecka, K. Zakrzewska, Optical and electrical properties of Ti(Cr)O2:N thin films deposited by magnetron co-sputtering, Applied Surface Science; 2016;. 380; 73-82
  4. A. Kusior, K. Kollbek, K. Kowalski, M. Borysiewicz, T. Wojciechowski, A. Adamczyk, A. Trenczek-Zając, M. Radecka, K. Zakrzewska, Sn and Cu oxide nanoparticles deposited on TiO2 nanoflower 3D substrates by Inert Gas Condensation technique, Applied Surface Science; 2016; 380; 193-202
  5. A. Marzec, M. Radecka, W. Maziarz, A.Kusior, Z. Pędzich, Structural, optical and electrical properties of nanocrystalline TiO2, SnO2 and their composites obtained by the sol-gel method, Journal of the European Ceramic Society; 2016; 36; 2981-2989
  6. K. Kołacz, M. Gajewska, S. Komornicki, M. Radecka, The effect of GO deposition on the photoelectrochemical properties TiO2 nanotubes, International Journal of Hydrogen Energy; 2016; 41; 7538-7547
  7. M. Radecka, A. Wnuk, A. Trenczek-Zając, K. Schneider, K. Zakrzewska TiO2/SnO2 nanotubes for hydrogen generation by photoelectrochemical water splitting, International Journal of Hydrogen Energy; 2015; 40; 841-851
  8. B. Lyson-Sypien, A. Kusior, M. Rekas, J. Zukrowski, M. Gajewska, K. Michalow-Mauke, T. Graule, M. Radecka, K. Zakrzewska, Nanocrystalline TiO2/SnO2 heterostructures for gas sensing, Beilstein Journal of Nanotechnology, 2017; 8; 108-122

Lista prac doktorskich i magisterskich

  • Właściwości fizykochemiczne nanorurek TiO2 – rozprawa doktorska
    Anna Wnuk (październik 2015)
  • Nanostruktury na bazie TiO2 dla zastosowań fotoelektrochemicznych – rozprawa doktorska
    Anna Kusior (wrzesień 2015)
  • Otrzymywanie nanoproszków TiO2/SnO2 metodą hydrotermalną – praca magisterska
    Kwapniewska Marta (lipiec 2015)
  • Nanostruktury typu core-shell: otrzymywanie i właściwości
    Sępek Ewelina (lipiec 2015)
NCN-SONATAKierownik: dr inż. Anita Trenczek-Zając
Czas trwania: 12.2011-12.2016Numer projektu: 2011/01/D/ST5/05859

Nanostruktury TiO2 modyfikowane nanocząstkami

Celem naukowym projektu jest określenie istoty struktury w fotoelektrochemii na podstawie zjawisk zachodzących na złączu ciało stałe-elektrolit w oddziaływaniu ze światłem. Uzyskana zostanie wiedza dotycząca wpływu budowy nanostruktur na właściwości optyczne i procesy zachodzące na złączu ciało stałe-elektrolit.

Lista najważniejszych publikacji

  1. A. Trenczek-Zając, J. Banaś, M. Radecka, TiO2-based photoanodes modified with GO and MoS2 layered materials, RSC Advances, 6/105 (2016) 102886-102898
  2. A. Trenczek-Zajac, J. Banas, Pre- and post-oxidation treatement of titanium as a method of improving the response of TiO2-based photoanodes in PECs, Functional Materials Letters, 9/4 (2016) 1641004
  3. A. Trenczek-Zajac, A. Kusior, M. Radecka, CdS for TiO2-based heterostructures as photoactive anodes in the photoelectrochemical cells, International Journal of Hydrogen Energy, 41/18 (2016) 7548-7562
  4. A. Kusior, A. Wnuk, A. Trenczek-Zajac, K. Zakrzewska, M. Radecka, TiO2 nanostructures for photoelectrochemical cells (PECs), International Journal of Hydrogen Energy, 40/14 (2015) 4936-4944
  5. K. Kollbek, M. Sikora, Cz. Kapusta, A. Trenczek-Zajac, M. Radecka, K. Zakrzewska, Study of N-doped TiO2 thin films for photoelectrochemical hydrogen generation from water, Open Chemistry, 13 (2015) 857-868
  6. A. Trenczek-Zajac, A. Kusior, A. Łącz, M. Radecka, K. Zakrzewska, TiO2 flower-like nanostructures decorated with CdS/PbS nanoparticles, Materials Research Bulletin, 60 (2014) 28-37
  7. A. Kusior, J. Klich-Kafel, A. Trenczek-Zajac, K. Swierczek, M. Radecka, K. Zakrzewska, TiO2-SnO2 nanomaterials for gas sensing and photocatalysis, Journal of the European Ceramic Society 33 (2013) 2285-2290

Lista prac magisterskich i inżynierskich

  • Dobór warunków otrzymywania nanomateriałów o właściwościach fotokatalitycznych – praca inżynierska
    Kaja Kijewska (styczeń 2017)
  • Projektowanie metody otrzymywania fotokatalizatorów z układu TiO2-CdSe – praca inżynierska
    Krzysztof Szlauer (styczeń 2017)
  • Dobór warunków otrzymywania związków z grupy wanadanów metodą hydrotermalną – praca inżynierska
    Anna Sierant (styczeń 2017)
  • Heterozłącza półprzewodnikowe do zastosowań fotokatalitycznych – praca magisterska
    Joanna Banaś (lipiec 2015)
  • Projektowanie metody otrzymywania nanoproszków CdSe – praca inżynierska
    Maja Sajdak (styczeń 2016)
  • Osadzanie 0-wymiarowych struktur siarczku kadmu na TiO2 – praca inżynierska
    Alicja Kowalczyk (luty 2014)
  • Otrzymywanie kropek kwantowych metodą SILAR – praca inżynierska
    Joanna Banaś (styczeń 2014)
DOKTUSKierownik: dr inż. Anna Kusior
Czas trwania: 10.2011-09.2014

Nanostruktury na bazie TiO2 dla zastosowań fotoelektrochemicznych

DOKTUSKierownik: dr inż. Anna Wnuk
Czas trwania: 10.2012-09.2015

Właściwości fizykochemiczne nanorurek TiO2

Chemia
materiałów
Jonika
ciała stałego
Laboratorium
badań dziedzictwa
Laboratorium powłok
funkcjonalnych
Laboratorium badań
termoelektrycznych

Dumnie wspierane przez WordPress