| Начална дата: | 3 октомври 2026 |
| Крайна дата: | |
| Ръководител: | Христо Колев |
| Бюджет: | 350 000,00 лв. |
Резюме
Осигуряването на чиста и безопасна вода е сред основните съвременни обществени и екологични предизвикателства. Устойчиви органични замърсители, включително багрила от текстилната промишленост, антибиотици и техни метаболити, могат да оказват неблагоприятно въздействие върху водните организми дори при много ниски остатъчни концентрации. Отстраняването им чрез конвенционални физикохимични и биохимични методи е затруднено поради ниската им концентрация, химична устойчивост и инхибиращо действие върху биологичните пречиствателни процеси. Трибокатализът представлява нов механоелектрохимичен усъвършенстван окислителен процес, при който механичната енергия се използва за генериране на трибоелектрични заряди и реактивни кислородсъдържащи видове. Те могат да участват пряко или непряко в окислението и пълната минерализация на органични замърсители до CO₂ и H₂O. Процесът може да се провежда при меки условия във водна среда, включително в среди с висока оптична плътност, в които приложението на фотокаталитични методи е ограничено. Основната цел на проекта е да бъде изследвана трибокаталитичната активност и механизмът на действие на ZnO-базирани нанокомпозити при отстраняване и пълна минерализация на моделни органични замърсители, по-специално антибиотици и органични багрила. Ще бъдат проучени възможностите за създаване на високоефективни трибокатализатори чрез легиране или повърхностно функционализиране на ZnO с йони и/или оксиди на редкоземни елементи. ZnO-базираните материали ще бъдат получавани чрез зол-гел, хидротермален, механохимичен и сонохимичен синтез с цел получаване на различна морфология, кристалност и дефектна структура. Ще бъдат сравнени две стратегии за модифициране с редкоземни елементи: легиране в обема на ZnO и повърхностно отлагане на редкоземни оксиди. Предвижда се използването на La, Ce, Eu, Sm и Nd, както и вариране на съотношението Ln/Zn. Получените материали ще бъдат комплексно охарактеризирани чрез XRD, Raman, SEM-EDS, TEM, XPS, EPR, UV/Vis, флуоресцентна и инфрачервена спектроскопия, електрохимична импедансна спектроскопия и измерване на пиезоелектричната константа d₃₃. По този начин ще бъдат изследвани връзките между метода на синтез, морфологията, фазовия и химичния състав, електронните и пиезоелектричните свойства и трибокаталитичната активност. Трибокаталитичната ефективност ще бъде оценявана чрез проследяване на разграждането на моделни органични багрила и антибиотици във водна среда на тъмно при механично въздействие. Сред предвидените моделни замърсители са метиленово синьо, родамин B, метиленово зелено, доксициклин, сулфаметоксазол и ципрофлоксацин. Ще бъдат изследвани ролята на трибогенерираните електрони и дупки, приносът на реактивни видове като •OH и O₂•⁻, реакционните междинни съединения и скоростоопределящите етапи. Проектът ще оцени и влиянието на практически значими параметри на водната фаза, включително pH, температура, твърдост, наличие на неорганични соли и скорост на механичното въздействие. Ще бъде изследвана стабилността на трибокатализаторите при многократна употреба и потенциалните промени в техния фазов и повърхностен химичен състав. Очакваните резултати ще допринесат за по-задълбочено разбиране на фундаменталните механизми на трибокатализата и за разработването на устойчиви ZnO-базирани материали за отстраняване на органични замърсители от води. Предвижда се и разработване на специализирана електрохимична клетка за измерване на трибоелектрични потенциали при механично въздействие във водна среда.Участници
от Институт по катализ – БАН:
от партньорска организация:
Базова организация:Софийски университет „Св. Климент Охридски“
Ръководител на научния колектив:
доц. д-р Нина Кънева
Участници от Софийски университет „Св. Климент Охридски“:
• проф. дхн Георги Цветков;
• гл. ас. С. Тодорова;
• Добрина Иванова.
В научното описание като участници, свързани с дейностите на екипа от СУ, са посочени също:
• доц. А. Бъчварова-Неделчева – Институт по обща и неорганична химия, БАН;
• доц. С. Бакърджиева – Чешка академия на науките.
Партньорска организация:
Технически университет – София
Ръководител на екипа от партньорската организация:
гл. ас. д-р Божидар Стефанов
Участници:
• доц. Б. Цанева;
• доц. Р. Русев;
• гл. ас. И. Начев;
• ас. Р. Русев.
• проф. А. Пенкова – Университет в Севиля, Испания.
Назад...
