Nowe materiały do zastosowań w układach do elektrolizy wody

Prowadzimy badania nad procesami elektrochemicznego rozkłądu wody z zastosowaniem nanostrukturalnych materiiałów, w tym:

• Charakterystyka elektrochemiczna badanych elektrokatalizatorów (techniki woltamperometryczne, chronoamperometryczne,  elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna)
• Badanie kinetyki zachodzących procesów
• Badanie stabilności testowanych elektrod
• Nowe materiały elektroaktywne: siarczki i selenki metali

Nowe materiały do zastosowań w fotoelektrochemii i fotokatalizie

Zajmujemy się głównie badaniem właściwości nanostrukturalnych materiałów  w procesie fotoelektrochemicznego rozkładu wody. W naszych laboratoriach otrzymujemy różnego rodzaju materiały nanostrukturalne [tutaj bym dała przekierowanie do tej sekcji] m.in. TiO₂, SnO₂, WO₃. Podejmujemy także badania dotyczące modyfikacji tych materiałów wykorzystując do tego różne strategie (domieszkowanie, tworzenie heterozłączy, fotoelektrod hybrydowych) w celu poprawy ich działania w procesach indukowanych promieniowaniem słonecznym.

Wykonujemy badania:

• właściwości optycznych
• właściwości fotoelektrochemicznych z zastosowaniem symulowanego promieniowania słonecznego i promieniowania monochromatycznego umożliwiające określenie wydajności fotokonwersji
• elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej

• stabilności otrzymanych materiałów w badanych procesach

Dodatkowo prowadzimy badania związane z:

• Fotokatalitycznym rozkładem modelowych zanieczyszczeń środowiska wodnego.
• Fotokatalitycznymi/fotoelektrochemicznymi procesami konwersji skomplikowanych związków chemicznych (np. ligniny) w biopaliwa i inne chemikalia

Nowe materiały nanostrukturalne do zastosowań w elektrochemii

W ramach prowadzonych badań zajmujemy się projektowaniem i otrzymywaniem nanostrukturalnych materiałów elektrodowych o ściśle kontrolowanej morfologii i strukturze. W naszych laboratoriach wykorzystujemy elektrochemiczne metody syntezy do tworzenia warstw tlenkowych metali o unikalnych właściwościach fizykochemicznych.

Prowadzimy badania dotyczące:

• elektrochemicznych metod wytwarzania nanostrukturalnych warstw tlenkowych,
• wpływu struktury i morfologii na właściwości elektrochemiczne otrzymywanych materiałów,
• projektowania elektrod o z góry określonych cechach, dedykowanych konkretnym zastosowaniom.

W Zespole Elektrochemii otrzymujemy m.in.:

• nanoporowate warstwy Al₂O₃ o zróżnicowanej morfologii i modulowanej średnicy porów,
• obustronnie otwarte membrany tlenkowe z prostymi i rozgałęzionymi kanałami,
• porowate warstwy tlenku glinu z wykorzystaniem stopów o różnej zawartości Al,
• warstwy nanoporowatego tlenku tytanu o różnej strukturze wewnętrznej (kanały proste, rozgałęzione, modulowana średnica),
• obustronnie otwarte anodowe membrany TiO₂,
• nanostrukturalne warstwy TiO₂ na podłożach o strukturze 3D (siatki, folie perforowane, druty),
• warstwy tlenkowe na powierzchni stopów Ti,
• nanostrukturalne tlenki innych metali (Sn, Zn, W, Zr, Cu, Fe).

Elektrochemiczna synteza materiałów nanostrukturalnych

Projektowanie i synteza nowych nanostrukturalnych elektrod metalicznych, polimerowych i kompozytowych w formie:

• uporządkowanych układów nanodrutów,
• cienkich filmów,
• uporządkowanych układów nanostożków.

Przykładowe typy nanomateriałów opracowanych w Zespole Elektrochemii UJ:
Ag, Au, Sn, PPy, PEDOT, Cu, PPy-Ni, Au-Ag, CoSe, MoSe₂.

Nanostrukturalne czujniki elektrochemiczne

Projektujemy i syntezujemy nowe nanostrukturalne elektrody metaliczne, polimerowe i kompozytowe do zastosowań sensorycznych.

Prowadzimy kompleksową charakterystykę otrzymanych czujników z wykorzystaniem technik woltamperometrycznych, amperometrycznych, potencjometrycznych i impedancyjnych.

Wśród opracowanych przez nas rozwiązań znajdują się m.in.:

• Czujniki nadtlenku wodoru na bazie nanostruktur Ag o różnych morfologiach (nanodruty, nanoporowate warstwy, nanocząstki) oraz kompozytów PPy-Ag
• Czujniki epinefryny na bazie nanodrutów Au i nanoporowatych filmów Au
• Elektroda Ni(OH)₂/Al(OH)₄⁻ do oznaczania glukozy
• Czujnik pH na bazie nanodrutów polipirolu

Nowe materiały do zastosowań w układach do magazynowania energii

Syntezujemy materiały nanostrukturalne, takie jak Sn/SnO_x, polipirol (PPy) oraz kompozyty PPy-Ni(OH)₂, o unikalnej trójwymiarowej morfologii - w tym uporządkowanych układach nanodrutów oraz materiałach mikro- i nanoporowatych.

Materiały te znajdują potencjalne zastosowanie w systemach magazynowania energii, takich jak superkondensatory czy baterie litowo- i sodowo-jonowe.

Prowadzimy kompleksową charakterystykę fizykochemiczną otrzymanych materiałów, a także analizy post-mortem, pozwalające na ocenę ich stabilności i mechanizmów degradacji.

Korozja metali i stopów

Prowadzimy badania nad elektrochemiczną charakterystyką metali i stopów (m.in. Ni₃Al, InSb, TiNbZr, TiMo), ze szczególnym uwzględnieniem oceny odporności korozyjnej materiałów implantacyjnych na bazie tytanu.