Reakciókinetikai és Felületkémiai Kutatócsoport

Az atomi vastagságú vékonyrétegek (2D) vizsgálata az elmúlt évtizedekben a kutatás frontvonalába került. Elsősorban fémekről és vékony oxidrétegekről gyűlt össze olyan mértékű információhalmaz, melynek eredményeként számos technológia valósult meg a korrózió elleni védőrétegek kialakításban, a szenzorikában és a katalízisben.

Szigorúan véve a 21. század kezdetére tehető egy olyan tudományág születése, amely alapulva a fent említett vékonyrétegek terén elért tapasztalatokon, a vezetőket, félvezetőket és szigetelőket magában foglaló felületi struktúrák tanulmányozását célozza meg.

Modellvizsgálatainkat egy olyan, Magyarországon egyedülálló kutatócsoportban végezzük, ahol a katalitikusan aktív felületek atomi léptékű szerkezetének és morfológiájának (STM, SEM, TEM, XRD) meghatározása mellett azok kémiai és elemanalízisét is elvégezhetjük (XPS, AES, LEIS). Ez egészül ki a felületi adszorbátumok és hordozók spektroszkópiai (FTIRS, DRIFTS, HREELS, Raman) jellemzésével, valamint a termikus katalízis gázfázisú reakciótermékeinek analitikájával (MS, TDS, GC). A kísérleti eredményeket elméleti számításokkal egészítjük ki.

A kutatócsoport legfőbb tudományos eredményei

A kutatócsoport célja az alacsony dimenziójú (0D, 1D és 2D) anyagok tömbi tartományban nem tapasztalható tulajdonságainak felderítése és kiaknázása. Az elmúlt években a kutatásaink fő irányát a bór-nitrid (BN) és a grafén, illetve ezek kombinációja (BCN) képezik. A Rh(111) felülethez kötődő h-BN monoréteget periodikusan hullámzó struktúra jellemzi. Ez a tulajdonsága nem csak fém klaszterek monodiszperz kialakítására és tulajdonságaik felderítésére alkalmas, hanem molekulák „csapdázására”, adszorpciójára is. Ennek megfelelően felületvizsgálati módszerekkel jellemeztük a h-BN/Rh(111) felületén, illetve Rh(111) felületen létrehozott BN rétegre felvitt, Au nanorészecskék struktúráját, morfológiáját, elektromos tulajdonságát, és a szerkezet stabilitását. Továbbá tanulmányoztuk az etanol és az azobenzol molekulák adszorpciós tulajdonságát és az etanol-arany közötti kölcsönhatást arany nanoklaszterekkel borított h-BN/Rh rendszeren. A lehetséges folyamatok modellezését is elvégeztük sűrűségfunkcionál elméleti számításokkal.

A BN rétegek vizsgálata mellett eredményes kutatások irányultak a különböző hordozókon (Rh, TiO2, Cu) létrehozott vékony oxidfilmek (TiO2, CeO2, MoO2) növekedési mechanizmusára, oxidációs állapotára és fémekkel (Mo, Au, Co) történő dópolás hatására bekövetkező strukturális változására. Spektroszkópiás technikákkal vizsgáltuk a felületek aktivitását CO és CO2 próbamolekulák alkalmazásával, mely vizsgálatok hozzájárulnak e molekulák katalitikus átalakulásának mélyebb megismeréséhez.

A 2D rétegek mellett tanulmányoztuk az oxidokon kialakított ródium-arany nanorészecskék (0D) szerkezetét és aktivitásukat a CO2 és CH4 foto-katalitikus átalakításában. 

Az elmúlt 1 év eredményei

A kutatócsoport célja az alacsony dimenziójú (0D, 1D és 2D) anyagok tömbi tartományban nem tapasztalható tulajdonságainak a felderítése és kiaknázása. Tanulmányozzák olyan felületi folyamatok/reakciók elemi lépéseit, melyeknek a gyakorlatban alkalmazható nanotechnológiai eljárásokban, valamint az energetika és a környezetvédelem terén lehet jelentős szerepük. 

Farkas AP, Szitás Á, Jurdi D, Palotás K, Kiss J, Kónya Z. Applied Catalysis A: General. 2020 Feb 25;592:117440. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117440

Szitás Á, Gubó R, Pásztor T, Farkas AP, Ajtai T, Óvári L, Palotás K, Berkó A, Kónya Z. The Journal of Physical Chemistry C. 2020 Jun 3;124(26):14182-94. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c01725

A kutatócsoport legfontosabb 5 publikációja

  • Farkas, AP; Szitás, Á ; Jurdi, D ; Palotás, K. ; Kiss, J ; Kónya, Z
    Selective transformation of ethanol to acetaldehyde catalyzed by Au/h-BN interface prepared on Rh(111) surface
    APPLIED CATALYSIS A-GENERAL 592 Paper: 117440 , 9 p. (2020) https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117440
  • Szitas, A ; Gubo, R ; Pasztor, T ; Farkas, AP ; Ajtai, T ; Ovari, L ; Palotas, K ; Berko, A ; Konya, Z
    Adsorption of Azobenzene on Hexagonal Boron Nitride Nanomesh Supported by Rh(111)
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 124 : 26 pp. 14182-14194. , 13 p. (2020) https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c01725
  • Varga, T ; Ballai, G ; Vásárhelyi, L ; Haspel, H ; Kukovecz, Á ; Kónya, Z 
    Co4N/nitrogen-doped graphene: a non-noble metal oxygen reduction electrocatalyst for alkaline fuel cells
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL 237 pp. 826-834. (2018) https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.06.054
  • Gubo, R ; Vari, G ; Kiss, J ; Farkas, AP ; Palotas, K ; Ovari, L ; Berko, A ; Konya, Z 
    Tailoring the hexagonal boron nitride nanomesh on Rh(111) with gold
    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 20 : 22 pp. 15473-15485. , 13 p. (2018) https://doi.org/10.1039/C8CP00790J
  • Palotás, K ; Óvári, L ; Vári, G ; Gubó, R ; Farkas, AP ; Kiss, J ; Berkó, A ; Kónya, Z 
    Au–Rh Surface Structures on Rh(111): DFT Insights into the Formation of an Ordered Surface Alloy
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 122 : 39 pp. 22435-22447. , 13 p. (2018) https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b05744

Csoportvezető kutató: Prof. Kónya Zoltán

Prof. Kónya Zoltán Gábor Dénes Díjas kémikus, az SZTE Környezettudományi Doktori Iskolájának vezetője, az SZTE Tudományos és Innovációs rektorhelyettese.
Nemzetközileg elismert kutató a nanoszerkezetű anyagok területén; kutatásainak célja, hogy munkatársaival olyan új anyagokat állítsanak elő és minősítsenek, melyekkel a nanotechnológia és a környezettechnika területén érhető el áttörés a magas szellemi hozzáadott értéket tartalmazó termékek előállításában. 
Több mint 400 nemzetközi publikáció társszerzője, független hivatkozásainak száma ~8500, Hirsch-indexe 52; 13 szabadalomban társfeltaláló. 

Legfontosabb eszközök

A csoport rendelkezésére álló ultranagyvákuum módszerek (Auger elektron-spektroszkópia (AES), hőmérsékletprogramozott deszorpció (TPD), ultraibolya és röntgen fotoemisszió (UPS-XPS), kisenergiájú ionszórási spektroszkópia (LEIS), nagyfelbontású elektron energiaveszteségi spektroszkópia (HREELS), pásztázó alagút mikroszkópia (STM)), kromatográfok (GC-MS, HPLC-MS), elektronmikroszkópiás módszerek (HRTEM, SEM), pásztázó atomi erő mikroszkópia (AFM), Raman- és IR mikroszkóp lehetővé teszik a nanoszerkezetek sokoldalú és kifinomult vizsgálatát. 

A kutatási irányokhoz köthető legfontosabb ábrák

Ipari partnerek

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