ÚSTAV FYZIKÁLNÍ CHEMIE JAROSLAVA HEYROVSKÉHOV AV ČR, V.V.I.

Sféra:

Akademická sféra

Členství v CZEMP:

Adresa:

Dolejškova 2155/3
182 23 Praha 8

Webové stránky:

http://jh-inst.cas.cz [1]

E-Mail:

milan.kocirik@jh-inst.cas.cz [2]

Telefon:

266 053 626

Kontaktní osoba:

RNDr. Milan Kočiřík, CSc.

Badatelská činnost Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR je zaměřena na výzkum v oblasti fyzikální chemie a chemické fyziky, konkrétně na vztahy mezi strukturou a reaktivitou látek. Soustřeďuje se zejména na teoretický a experimentální výzkum chemických a fyzikálně-chemických dějů na atomární a molekulární úrovni v plynné, kapalné a pevné fázi a na jejich rozhraních, a to především v systémech významných pro chemickou katalýzu a sorpční, elektrochemické a biologické procesy.

Iniciativa pro vznik membránové problematiky vznikla na ÚFCH JH v někdejším Oddělení katalýzy jako logické vyústění dlouhodobého studia adsorpce a transportu látek v mikroporézních materiálech, zejména zeolitech. Toto studium bylo rozvíjeno v ústavu od začátku 70. let. Koncept zeolitických membrán vznikl v polovině 90. let a to nejprve jako prostředek fundamentálního studia transportu v zeolitech. Tento koncept se však záhy transformoval v úsilí o přípravu zeolitických filmů a kompositních membrán typu (i) zeolit – polymer a (ii) zeolit – keramický nosič, zeolit – kovový nosič. Od samého začátku byl tak artikulován zájem nejen o studium podstaty separační funkce membrán obsahujících zeolitickou fázi na základě příslušných fyzikálně chemických měření, ale zejména o principy vytváření této separační funkce v součinnosti s vývojem procedur přípravy odpovídajících membránových materiálů.

Z hlediska zakotvení membránové laboratoře v Oddělení struktury a dynamiky v katalýze ÚFCH JH je důležitá orientace výzkumu na membránové materiály s vysokou tepelnou, mechanickou a chemickou odolností. To dává naději na aplikaci těchto materiálů v systémech s integrovanou reaktorovou (zejména katalytickou) a separační funkcí, především v tzv. membránových reaktorech.

Membránová aparatura MEMFIS pro testování separační účinnosti binárních a ternárních směsí s membránovými moduly pro ploché a trubkové membrány, membránová aparatura pro studium pervaporace kapalných směsí na trubkových membránách, 3 membránové aparatury pro měření permeancí jednosložkových plynů při laboratorní teplotě, polouzavřená Wicke – Kallenbachova cela k diagnostice defektů v membránách typu zeolit-keramika, aparatura k testování maximálního defektu nosičů stanovením bubblepointu, zařízení pro měření sorpce vodní páry exsikátorovou metodou, objemová sorpční aparatura pro měření sorpce permanentních plynů za zvýšeného tlaku, zařízení pro světelnou mikroskopii v prošlém a odraženém světle, SEM s detektory SEI a BSE, autoklávy a termostatované vyhřívací lázně a boxy pro hydrothermální syntézu zeolitické fáze, centrifuga , zařízení pro zpracování keramických hmot: kulový mlýn, přesné lisy pro jednoosé stlačování, zařízení pro nanášení glazur, vypalovací pece pro vypalování keramiky a glazur, kalcinační pece pro odstraňování organických templátů ze zeolitů, cely pro nanášení mezivrstev na nosiče z koloidních roztoků příslušných prekurzorů elektroforetickou deposicí, AFM mikroskopie, FESEM a XPS spektroskopie.

den Exter M.J., Jansen J.C., van Bekkum H., Zikánová A., Dubský J.,Kočiřík M.: Hydrophilicity Quantification of Highly Hydrophobic Decadodecasil-3R. Coll.Chem.Czech.Commun., 62, (1997) 981- 984.

den Exter M.J., Zikánová A., Jansen J., Bekkum van H.: Synthesis and characerization of the all-silica 8-ring clathrasil DD3R comparison of adsorption properties with the hydrophilic zeolite A. Zeolites 19(5), (1997) 353-358.

Masařík V., Novák P., Zikánová A., Kornatowski J., Maixner J., Kočiřík M.: Sorption and Transport of Species in Silicalite-1; Study of Binary Systems Containing Iodine. Coll. Czech. Chem. Commun. 63, (1998) 321-337.

Hudec P., Smiešková A., Žídek Z., Zúbek M., Schneider P., Kočiřík M., Kozánková J.: Adsorption Properties of ZSM-5 Zeolites. Coll. Czech. Chem. Commun. 63, (1998) 141-153.

Kočiřík M., Kornatowski J., Masařík V., Novák P., Zikánová A., Maixner J.: Investigation of Sorption and Transport of Sorbate Molecules in Crystals of MFI Structure Type by Iodine Indicator Technique. Microporous Mesoporous Mater. 23, (1998) 295-308.

M. Derewinski, A. Zikánová, J. Kryściak, M. Kočiřík: Formation of frozen-like adsorbed layer of ethyltoluenes in ZSM-5 crystals and their release upon heating. Microporous Mesoporous Mater, 35-36, (2000) 367-377.

Krystl V., Hradil J., Bernauer B. Kočiřík M.: Heterogeneous membranes based on zeolites for separation on small molecules. React. Funct. Polym. 48, (2001) 129-139.

Kočiřík M., Brych J., Hradil J.: Carbonization of bead-shaped polymers for application in adsorption and in composite membranes. Carbon 39(12), (2001) 1919-1928.

Jiang M., Eic M., Miachon S., Dabrio M., Kočiřík M.: Diffusion of n-butane, isobutane and ethane in a MFI zeolite membrane invesigated by gas permeation and ZLC measurements. Sep. Purif. Technol., 25, (2001) 287-295.

Jirka I., Pachtová O., Novák P. Kočiřík M.: On the removal of template from silicalite-1 90°intergrowths. A study by X-ray photoelectron spectroscopy. Langmuir 18(5), (2002) 1702-1706. Pachtová O., Kočiřík M., Zikánová A., Bernauer B., Dalmon J.-A., Miachon S.: A comparative study of template removal from silicalite-1 crystals in pyrolitic and oxidizing regime. Microporous Mesoporous Mater. 55(3), (2002) 285-296.

Eic M., Micke A.,Kočiřík M., Jama M., Zikánová A.: Diffusion and immobilization mechanisms in zeolites studied by ZLC chromatography. Adsorption 8(1), (2002) 15-22.

Novák P., Brabec L., Šolcová O., Bortnovsky O., Zikánová A., Kočiřík M.: Square Root Relationship in Growth Kinetics of Silicate-1 Membranes. Stud. Surf. Sci. Catal. 142 (2002) 1505-1511.

Sysel P., Fryčová M., Hobzová R., Krystl V., Hrabánek P., Bernauer B., Brabec L.,Kočiřík M.: Incorporation of Zeolites in Polyimide Matrices. Stud. Surf. Sci. Catal. 142 (2002) 1521-1528.

Pachtová O., Kočiřík M., Bernauer B., Bauer F.: Quasiisothermal Degradation Kinetics of Tetrapropylammonium Cations in Silicate-1 Matrices. Stud. Surf. Sci. Catal. 142 (2002) 303-310.

Zikánová A., Bernauer B., Fíla V., Hrabánek P., Hradil J., Krystl V., Kočiřík M.: Transport characteristics of zeolite membrane from dynamic experiments. Stud. Surf. Sci. Catal. 142 (2002) 1513-1520.

Pachtová O., Kumakiri I., Kočiřík M., Miachon S., Dalmon J. A.: Dynamic Desorption of Adsorbing Species under Cross Membrane Pressure Difference: A New Defect Characterisation Approach in Zeolite Membranes. J. Membr. Sci. 226 (2003) 101-110.

Pavlů J., Kudová J.,Zikánová A., Kočiřík M., Uchytil P.,Šolcová O., Roček J., Fíla V., Bernauer B., Krystl V., Hrabánek P.: Keramické porézní elementy pro filtraci plynů a příbuzné aplikace. [Ceramic Porous Elements for Filtration of Gases and Related Applications.] Chemické listy 98 (2004) 29-32.

Brabec L., Kočiřík M.: Polycrystalline Wafers of Silicalite-1 etched by HF Acid and Viewed by SEM. Appl.Surf.Sci. 228 (2004) 1-4.

Hradil J., Krystl V., Hrabánek P., Bernauer B., Kočiřík M.: Heterogeneous membranes based on polymeric adsorbents for separation of small molecules. React.Funct. Polym. 61 (2004) 303-313.

Zhu W., Hrabanek P., Gora K., et al.: Modelling of n-hexane and 3-methylpentane permeation through a silicalite-1 membrane. Stud. Surf. Sci. Catal. 154 (2004) 1935-1943.

Jirka I., Zikánová A., Novák P., Kočiřík M., Weber J., Pelouchová H., Čerňanský M.: Template removal from polycrystalline silicalite-1 self-supporting layer. Mat. Chem. Phys. 90 (2005) 116-122.

Brabec L., Novák P., Šolcová O., Kočiřík M.: Polycrystalline silicalite-1 layers: texture and kinetics of growth. Microporous Mesoporous Mater. 78 (2005) 29-36.

Hradil J., Krystl V., Hrabánek P., Bernauer B., Kočiřík M.: Heterogeneous membranes filled with hypercrosslinked microparticle adsorbent. React.Funct.Polym. 65 (2005) 57-68.

Šnáblová-Fryčová M., Kočiřík M., Zikánová A., Sysel P., Bernauer B., Krystl V., Hüttel I., Hradil J., Eić M.: Study of the accessibility of zeolite crystals in polyimide matrices. A route to coatings exhibiting selective permeation. Adsorpt. Sci. Technol. 23(2005) 595-605.

Rieder M., Klementová M., Brabec L., Kočiřík M.: Morphology and structure of silicalite crystals. Evidence of twinning by X-ray and electron diffraction. Stud. Surf. Sci. Catal. 158(2005) 741-748.

Zhu W.D., Hrabanek P., Gora L., et al.: Role of adsorption in the permeation of CH4 and CO2 through a silicalite-1 membrane. Ind. Eng. Chem. Res. 45 (2006) 767-776.

Holakovský J., Kratochvílová I., Kočiřík M.: Assessment of percolation threshold for channel system in MFI type zeolite based on the MFI and diamond lattice equivalence. Microporous Mesoporous Mater. 91 (2006) 170-171.

Brabec L., Bohac P., Stranyanek M., Ctvrtlik R., Kocirik M.: Hardness and elastic modulus of silicalite-1 crystal twins. Microporous Mesoporous Mater. 96 (2006) 226-233.

Brabec L., Kocirik M.: Silicalite-1 polycrystalline layers and crystal twins: Morphology and grain boundaries. Material chemistry and physics 102 (2007) 67-74.

Capek P., Hejtmanek V., Brabec L., Zikanova A., Kocirik M.: Network modelling of capillary pressure curves, permeability, and diffusivity. Chem. Eng. Sci. 62 (2007) 5117–5122.

Hrabanek P., Zikanova A., Bernauer B., Fíla, V., Kočiřík, M.: A route to MFI zeolite-alpha-alumina composite membranes for separation of light paraffins. Desalination 224 (2008) 76-80.

Capek P., Hejtmanek V., Brabec L., Zikánová, A., Kočiřík, M.: Effective diffusivities of gases in a reconstructed porous body. Chem. Eng. Res. Des. 86 (2008) 713-722.

Sorenson S.G., Smyth J.R., Kocirik M., Zikanova, A., Noble R.D., Falconer J. L.: Adsorbate-Induced Expansion of Silicalite-1 Crystals. Ind. Eng. Chem. Res. 47 (2008) 9611-9616.

Hrabánek, P. Zikánová, A. Bernauer, B. Fíla, V. Brabec, L., Kočiřík, M.: Long-term stability of composite zeolite MFI membranes. Stud. Surf. Sci. Catal. 174 (2008) 673-675.

Fíla, V. Hrabánek, P. Kočiřík, M. Navara, V. Bernauer, B. Zikánová, A. Jirka, I.: Mathematical modelling of multicomponent transport in composite all ceramic membranes containing a zeolitic phase. Stud. Surf. Sci. Catal. 174 (2008) 737-740.

Jirka I., Bastl Z.: Interaction of niobium with polycrystalline paladium surface. X- ray photoemision study. Coll. Czech. Chem. Commun. 73 (2008) 1314-1326.

Capek P., Hejtmanek V., Brabec L., Zikanova A., Kocirik M.: Stochastic Reconstruction of Particulate Media Using Simulated Annealing: Improving Pore Connectivity. Transport in porous media 76 (2009) 179-198.

Hejtmanek V., Capek P., Brabec L., Zikanova A., Kocirik M.: Určování mikrostrukturních deskriptorů z digitálních snímků pórovitých látek. Chemické listy, přijato k otištění 2008.

Hrabánek P., Zikánová A., Bernauer B., Fíla V., Kočiřík M.: Butane isomers separation with composite MFI zeolite membranes. Desalination, přijato k otištění 2008.

ČR:

VŠCHT Praha

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i.

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.

Univerzita Pardubice

Univerzita Karlova

Teceram – Ing. Vladimír Kotek, Hradec Králové

Zahraničí:

Institut de Recherches sur la Catalyse – CNRS, Villeurbanne, Francie

Universität Leipzig, Physik, Německo

University of New Brunswick, Department of Chemical Engineering, Fredericton, Canada

University of Colorado, Department of Chemical and Biological Engineering, Boulder, USA

Delft University of Technology, Department of Chemical Technology, Delft, Nizozemí

Slovenská technická universita v Bratislave

ČR:

GA ČR 203/96/0210 1996-1998: Growing of MFI zeolite crystals and layers for Membranes and Physico-Chemical Measurements.

MŠMT ME307, 1999-2000 Composites of microporous materials for membrane reactors and separators.

GA AV ČR A4040901, 1999-2001: A route to measurements of coefficients of intercrystalline diffusion in zeolitic catalysts. Application of the membrane technique.

GA ČR 203/99/0522, 1999-2001: Composites of microporous materials for membrane separation of species and related applications.

GA AV ČR A1040101, 2001–2003: Channel system accessibility for aromates in medium-sized pore zeolites.

GA ČR 104/03/0680, 2003-2005: Polymer Based Membrane Composites for Separation of Small Molecules.

GA AV ČR A400400501, 2005-2007: Coupling of diffusion flows in porous membranes and catalysts as studied by permeation and NMR techniques.

AV ČR (Program: Podpora projektů cíleného výzkumu) 1QS401250509, 2005-2008: Ceramic materials with hierarchical porous structure for membrane separation technologies.

GA ČR 203/09/1353, 2009-2011: Routes to separation enhancement for composite membranes based on linear polyimides.

GA AV ČR 400400909, 2009-2011: Zeolite-based membranes for water-gas-shift membrane reactors.

GA ČR 104/01/0945, 2001-2003 Potentials of utilizing nanofiltration layers for membrane separations of low hydrocarbons.

GA ČR 203/05/0347, 2005-2007 Porous Catalysts and Membrane Supports: A Relationship Between Mass Transport and Textural Properties.

GA ČR 203/05/0846 2005-2007: Growth of nanofiltration layers from colloidal solutions. Effect of electrochemical properties of colloidal solutions on kinetics of the layer growth.

GA ČR 203/07/1443 2007-2010: Oriented zeolitic layers for membrane separators and reactors.

GA AV ČR KAN 400720701, 2007- 2011: Hierarchické nanosystémy pro mikroelektroniku.

GA AV ČR IAA 400400625, 2006-2008: Příprava a charakterizace separátoru vodíku na bázi slitiny paladium niob nanesené na kompaktní polykrystalické vrstvy silikalitu-1.

Zahraničí:

NATO linkage grant CRG.LG974432, 1999-2000: Composites of microporous materials for membrane reactors and separators.

EC projekt G5RD-CT-2001-005 2001-2004: New dealumination routes to produce transport-optimized catalysts for crude oil conversion.

XNRI Japan Cooperative research agreement 2004-2005: Development od zeolitic membranes for pervaporation technologies stable at low pH.