Környezeti Katalízis Kutatócsoport

A kutatócsoport kutatási irányainak összefoglalója 

CO2 aktiválás és in situ technikák

A CO2 aktiválás során értékes üzemanyagokat gyártunk. A laboratóriumi kísérletek mellett a felskálázás pilot üzemű kísérletekkel közeledünk az iparhoz.  Az olyan in situ technikákat, mint a DRIFTS, NAP-XPS, valamint a szinkrotron alapú technikákat (EXAFS, GISAXS) alkalmazzák a reakciók molekuláris szintű megértésére a katalitikus aktivitás és szelektivitás javítása érdekében.

Füstgázkezelés

Az égetési szektor felelős az életveszélyes légszennyezés (CO, NOx, SOx, VOC, X VOC, PM) 50%-áért. Kerámia hordozott nemesfém mentes technikákon alapuló megoldásaink vannak közúti és nem közúti mozgógépek kipufogórendszerének tisztítására, valamint fatüzelésű kandallókra.

Egyéb kapcsolódó területek:

  • Méretszabályozott nanorészecskék és 3D mezopórusos oxidhordozók a felületi kémiai folyamatokban
  • Akkumulátorkutatások
  • Fotokatalitikus CO2 aktiválás és vízkezelés

A kutatócsoport legfőbb tudományos eredményei

Kutatásunk során szabályozott átlagos méretű mono- és bimetál nanorészecskéket szintetizáltunk és horgonyoztunk le különböző 3D mezopórusos oxid anyagokra (SiO2 – MCF-17, SBA-15, Co3O4, MnO2, Fe2O3, NiO, CeO2), amelyeket lágy és kemény templát segítségével állítottunk elő. A karakterizáláshoz HRTEM-ED-EDX, SEM-EDX, DRIFTS, XRD, BET, H2-TPR, NH3-TPD stb. A katalitikus vizsgálatokat HP GC-FID-TCD-hez csatlakoztatott gázfázisú áramlási reaktorban végezzük. 

A részecskék méretének hangolása, valamint az oxid/fém határfelületek nagy aktivitású és szelektivitású folyamatai kedvezőek. A NAP-XPS és a DRIFTS technikák segítették a folyamatok molekuláris szintű megértését a jövőbeni katalizátortervezés során. Rengeteg eredmény született a nanokatalízis és a CO2 aktivációs reakciók területén a zöld katalízis új irányába.

Az atomi szintű megértés alapján az ipari alkalmazást olyan olcsó, nemesfémmentes, megfelelő formába préselt katalizátorok formájában hoztuk ipari partnerek segítségével, amelyeket motorok és fafűtéses kemencék kísérleti méretű kipufogórendszer-korszerűsítésére használnak, valamint jól működnek a a C5+ üzemanyagok gyártására irányuló nagynyomású CO2 aktiválási reakciókban is. Az eredményeket több ár jelölte (Paál Zoltán Díj, SZAB Innovációs Díj, SzTE Innovációs Díj stb.)

Az elmúlt 1 év eredményei

100 színvonalas publikáció a hidrogén termelés, szén-dioxid aktiválás, füstgáz kezelés területén. Sikeres hazai projektekben, iparral megvalósult technológiák köthetőek a csoporthoz. Nagy hatékonyságú katalizátorok fejlesztése szén-dioxidból történő üzemanyag gyártására, füstgáz kezelő katalizátorok, „csoda tégla” kifejlesztése is a csoporthoz köthető.

A kutatócsoport legfontosabb 5 publikációja

  • A. Efremova, I. Szenti, J. Kiss, Á. Szamosvölgyi, A. Sápi, K. Baán, L. Olivi, G. Varga, Z. Fogarassy, B. Pécz, Á. Kukovecz, and Z. Kónya, “NATURE of the Pt-COBALT-OXIDE SURFACE INTERACTION AND ITS ROLE IN the CO2 METHANATION,” APPLIED SURFACE SCIENCE, vol. 571, 2022. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151326 

  • A. Efremova, T. Rajkumar, Á. Szamosvölgyi, A. Sápi, K. Baán, I. Szenti, J. Gómez-Pérez, G. Varga, J. Kiss, G. Halasi, Á. Kukovecz, and Z. Kónya, “Complexity of a Co3O4 System under Ambient-Pressure CO2 Methanation: Influence of Bulk and Surface Properties on the Catalytic Performance,” JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, vol. 125, no. 13, pp. 7130–7141, 2021. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c09717 

  • S. Kim, G. Varga, M. Seo, A. Sápi, V. Rácz, J. F. Gómez-Pérez, D. Sebők, J. Lee, Á. Kukovecz, and Z. Kónya, “Nesting Well-Defined Pt Nanoparticles within a Hierarchically Porous Polymer as a Heterogeneous Suzuki–Miyaura Catalyst,” ACS APPLIED NANO MATERIALS, vol. 4, no. 4, pp. 4070–4076, 2021. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c00396 

  • G. Varga, A. Sápi, T. Varga, K. Baán, I. Szenti, G. Halasi, R. Mucsi, L. Óvári, J. Kiss, Z. Fogarassy, B. Pécz, Á. Kukovecz, and Z. Kónya, “Ambient pressure CO2 hydrogenation over a cobalt/manganese-oxide nanostructured interface,” JOURNAL OF CATALYSIS, vol. 386, pp. 70–80, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.03.028

  • A. Sápi, T. Rajkumar, M. Ábel, A. Efremova, A. Grósz, A. Gyuris, K. B. Ábrahámné, I. Szenti, J. Kiss, T. Varga, Á. Kukovecz, and Z. Kónya, “Noble-metal-free and Pt nanoparticles-loaded, mesoporous oxides as efficient catalysts for CO2 hydrogenation and dry reforming with methane,” JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, vol. 32, pp. 106–118, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2019.04.004

Csoportvezető kutató

Dr. habil. Sápi András, a Szegedi Tudományegyetem Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék adjunktusa. >100 tudományos dolgozat fő szerzője (hatástényező: ~220, f. hiv.: ~2000, h-index: 22), 1 könyv, 3 könyvfejezet, 2 nemzetközi szabadalom, ~50 poszter, 7 meghívott előadás, ~30 előadás stb. Tudományos tagságok. Számos díj és kitüntetés birtoklója, hazai és nemzetközi projektek szakmai- és társvezetője (Piaci-KFI, TéT, GINOP, Erasmus+, OTKA, GOP, FP7 ThemaCNT

Legfontosabb eszközök

  • 5 GC-vel szerelt Folyamatos áramlásos reaktor gáz halmazállapotú (CO2 aktiválás, H2 termelés, CO oxidáció stb.) reakciók (nagy nyomású) vizsgálatára
  • Testo 350 2*6 csatornás füstgáz elemző műszer (előtt/után szimultán mérés funkcióval)
  • in-situ Raman, DRIFTS, XPS mérések kis és nagy nyomáson reakció körülmények alatt
  • Digatron 300-600 Akkumulátor töltő és teszter (2*80 kW, 600 V, 400 A) 300 db akkumulátor cella egyidejű mérésére, ill. nagy energiájú mérésekre

A kutatási irányokhoz köthető legfontosabb ábrák

Ipari partnerek

Vegye fel a kapcsolatot a kutatócsoport-vezetőjével a következő e-mail címen:
sapia@chem.u-szeged.hu