Области истраживања
Истраживања групе за Хетерогену катализу ЦКХИ су усмерена на развој нових, обично наноструктурних материјала, као катализатора за хидрогенизацију биљних уља, производњу биодизела трансестерификацијом, фотокаталитичко добијање водоника, уклањање CO2 или његову валоризацију у каталитичким процесима интерконверзије H2 и CH4, оксидативну и фотокаталитичку деградацију загађујућих материја у води и израду сензорних материјала за електрокаталитичку детекцију органских једињења у биолошким течностима или органских и неорганских загађивача вода. Поступци добијања носача катализатора и хетерогених катализатора засновани су на валоризацији чврстих отпадних или природних, нетоксичних, распрострањених и економски исплативих материјала.
Истраживања групе за фотокатализу ЦКХИ су усмерена ка развоју нових наноструктурних фотокаталитичких материјала и њиховој примени у процесима конверзије енергије и заштите животне средине. Посебна пажња се посвећује унапређењу и модификацији постојећих катализатора за конверзију и складиштење сунчеве енергије (добијање водоника фотокаталитичким разлагањем воде, вештачка фотосинтеза/фоторедукција CO2). Истраживања групе су базирана и на развоју наноструктурних мултифункционалних катализатора на бази полимер/метал-оксид и њиховој примени у фотокаталитичкој деградацији органских загађивача у воденој средини. Коришћењем квантомеханичких израчунавања у сложеним реакциним системима добија се увод у механизме и кинетику реакција деградације органских једињења.
Група за електрохемијска истраживања ЦКХИ је посвећена развоју нових електродних материјала. Главни правци развоја су материјали за електроаналитичке примене и конверзију енергије. При развоју електродних материјала за електроаналитичке примене фокус истраживања је на активности, стабилности и селективности електродних материјала који су нашли примену у медицини, контроли хране и заштити животне средине. Електродни материјали за конверзију енергије треба да омогуће оптимизацију електрокаталитичких процеса попут редукције кисеоника, издвајања кисеоника и водоника, електрооксидације метанола... Посебна пажња се посвећује принципима „зелене“ хемије, како при одабиру метода синтезе, тако и у одабиру услова рада нових електродних материјала (развој електродних материјала за рад у неутралној средини). Група за електрокатализу ЦКХИ се додатно фокусира на примене електрохемијских мерења у аналитичке сврхе, пре свега карактеризацију материјала, праћење механизама реакција и сл.
У оквиру ЦКХИ, у сарадњи са ЦХ, актуелизована су истраживања у области ензимске катализе усмерена на имобилизацију ензима на неорганским, природним и модификованим, нешкодљивим носачима. Носачи који се испитују представљају (алумо)силикатне материјале (бентонити, зеолити и др.) – зелене материјале, распрострањене у природи, ниске цене, који су термички стабилни и резистентни на дејство микроорганизама. Полазни материјали се могу једноставно модификовати и на тај начин дизајнирати носачи за различите комерцијалне ензиме, као и за ензиме добијене микробиолошком продукцијом у оквиру сопствених истраживања. Овако добијени специфични и стабилни биокатализатори могу се вишекратно примењивати у континуалним процесима различитих индустрија, почев од индустрије хране (инвертни шећер, хидролиза скроба, функционална храна/пребиотици итд.). Истраживања обухватају хемијске, физичке, морфолошке, структурне и текстуралне карактеризације носача ензима и имобилизата.
У области хомогене катализе, истраживања у ЦКХИ су превасходно усмерена на испитивање кинетике и механизма хомогених каталитичких процеса, током којих долази до нелинеарних феномена попут амортизованих или неамортизованих осцилација у концентрацијама интермедијерних хемијских врста, а под добро контролисаним условима и до појаве хаоса. У фокусу наших истраживања у овој области су оксихалогенидни осцилатори, у којима водоник пероксид делује наизменично као редукционо и као оксидационо средство. Истраживања су такође усмерена на развој примена осцилаторних реакција, превасходно за аналитику антиоксидансних молекула, као и других фармацеутски активних једињења, али и на развој нових метода за карактеризацију сложених хетерогених материјала, од којих неки могу бити и катализатори или адсорбенти.
Каталитичке реакције представљају по правилу сложене физичкохемијске процесе са комплексном динамиком и нелинеарном кинетиком. Истраживања која се у оквиру ИХТМ спроводе у области моделовања нелинеарне динамике каталитичких процеса усмерена су пре свега на разјашњавање механизма реакција у којима се јављају осцилаторне промене концентрације интермедијера. Један важан сегмент ових истраживања је идентификација вредности параметара у моделима осцилаторних каталитичких реакција, при којима осцилаторна динамика добија форму сложене хаотичне динамике и динамике мешаних модова.
У оквиру области хемијског инжењерства истражују се феномени преноса количине кретања, топлоте и масе у системима флуид-честице (са и без хемијске реакције) при истострујном и супротнострујном транспорту, пречишц́авање ваздуха и воде, гранулација/агломерација, сушење суспензија и паста, испитивање ротационих система (ротациони реактори, ротациони паковани и флуидизовани слојеви) у сврху интезификације преноса масе и топлоте у процесима полимеризације, дестилације, екстракције и кристализације. У сарадњи са катедром за хемијско инжењерство на ТМФ развијено је неколико лабораторијских и пилот уређаја: каталитички реактор са пакованим слојем катализатора (лабораторијске и пилот јединице), конвенционална спреј сушница,пилот уређај за сушење суспензија у флуидизованом слоју и модификованом фонтанском слоју инертног материјала, пилот постројење за гранулацију прашкастих материјала и облагање чврстих честица у флуидизованом слоју, пилот уређај за уклањање течног/чврстог отпада у флуидизованом слоју, комбиновани систем скрубер/каталитички реактор за уклањање ВОЦ, колоне за испитивање флуидодинамике честица, колону за испитивање ефикасности екстракције из чајева, итд. Сва поменута постројења су доступна у ТМФ и ЦКХИ и могу се користити у различитим областима, односно хемијском инжењерству и катализи. Ова истраживачка група се бави моделовањем и пројектовањем процеса са фокусом на висок квалитет производа, малу потрошњу енергије и минималан утицај на животну средину уз побољшање ефикасности процеса. Поред тога, на основу великог искуства група пружа и услуге савета у одабиру хемијске опреме и опреме за припрему и транспорт материјала.
Део истраживања која се спроводе у ЦКХИ односе се на развој наноструктурних и хибридних материјала на бази филосиликата смектита и њиховој примени као адсорбенаса. Испитиван је утицај киселе модификације и модификације изведене методом јонске измене смектита на адсорпциона својства модификованих материјала. Посебна пажња усмерена је ка развоју мултифункционалних хибридних нанокомпозита добијених процесом интеркалације органских једињења (кватернерних алкил-амонијум соли, односно биополимера) унутар филосиликатне структуре смектита. Врста и количина уграђене органске фазе унутар адсорбенаса даље је корелисана са адсорпционим својствима материјала. Поред наведеног, као адсорбенси су тестирани и активни угљеви добијени карбонизацијом лигноцелулозног отпадног материјала из прехрамбене индустрије. Изучаване су адсорпције различитих адсорбата: органских загађујућих супстанци (текстилних боја, фенола и његових деривата, фармацеутика и др.), као и неорганских загађујућих супстанци – првенствено јона тешких метала, али и радиоактивних ањона. Адсорпције су извођене из једонокомпонентних и вишекомпонентних раствора адсорбата, док су резултати добијених студија интерпретирани одговарајућим кинетичким, адсорпционим и термодинамичким моделима у циљу потпуног дефинисања адсорпционог система.