Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk"

Mateusz Sowa
6 lat temu
Przeglądów:

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Zakład Procesów Elektrodowych prof. dr hab. Marcin Opałło ul. Kasprzaka 44/52, 01-224 Warszawa Tel.

1 Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Zakład Procesów Elektrodowych prof. dr hab. Marcin Opałło ul. Kasprzaka 44/52, Warszawa Tel. +(48 22) Fax +(48 22) września 2014 Recenzja rozprawy doktorskiej Gold nanoparticles on porous silicas synthesis, characterization and application to glucose oxidation mgr Klaudii Odrozek z Wydziału Chemii, Politechniki Śląskiej Recenzowana rozprawa dotyczy sposobu otrzymywania porowatych polikrzemianów modyfikowanych nanocząstkami złota, ich charakterystyki oraz zastosowania do utleniania glukozy. Została ona wykonana w Katedrze Inżynierii Chemicznej i Procesowej pod kierunkiem dr hab. Julity Mrowiec-Białoń, specjalistki m. in. w obszarze otrzymywania materiałów polikrzemianowych. Rozprawa mieści się w popularnym ostatnio nurcie badawczym związanym z syntezą nowych materiałów kompozytowych opartych na nanomateriałach i poszukiwaniem ich potencjalnych zastosowań. Tytuł rozprawy oddaje jej zawartość, a jej układ jest zbliżony do standardowego. Pierwsza część zawiera spis skrótów i symboli, wstęp, krótkie omówienie zakresu rozprawy oraz rozbudowane streszczenia w języku angielskim i polskim. Po nich następuje część literaturowa, część doświadczalna, opis uzyskanych wyników i ich dyskusja. Zaskakująco wnioski oraz bibliografia (351 pozycji literaturowych) stanowią rozdziały tej ostatniej części, a nie są osobnymi

2 rozdziałów rozprawy. Rozprawę kończą spis tabel (13), spis ilustracji (130) oraz spis publikacji (4) i wystąpień konferencyjnych (14) Autorki. Istotnym elementem rozprawy powinien być jej cel. W tym przypadku został on opisany tylko w wersji polskojęzycznej streszczenia. Jednak to co Autorka podała jako cel jest tylko bardzo zwięzłym wyliczeniem tego co zostało zrobione. I tak zresztą jest w tekście angielskim (chodzi mi o użyte tam słowo concern ), który nie został wiernie przetłumaczony na polski (lub odwrotnie). W mojej opinii celem pracy nie może być zbadanie, ale poznanie właściwości nowych materiałów, zapropojektowanie metod ich syntezy czy zrozumienie ich działania jako katalizatorów reakcji. Zwięzły wstęp dobrze wprowadza w tematykę rozprawy, a opis jej zakresu wskazuje jej cel oraz najważniejsze zagadnienia w niej poruszone. Te rozdziały oraz kilkustronicowe streszczenie stanowią dobry przewodnik dla czytelnika. Jedyną trudność stanowi rozszyfrowanie skądinąd bardzo sensownych oznaczeń wytwarzanych i badanych materiałów, których znaczenie Doktorantka opisuje dalej w części eksperymentalnej. W części literaturowej Autorka w sposób kompetentny opisuje polikrzemianowe materiały mezoporowate, ich funkcjonalizację, polikrzemianowe monolity, nanocząstki złota, materiały mezoporowate dekorowane nanocząstkami złota i reakcję utleniania glukozy. Dobór poruszanej tematyki uważam za właściwy, związany z tematyką rozprawy. W opisie materiałów mezoporowatych Autorka koncentruje się na materiałach wysoce uporządkowanych, przede wszystkim na SB- 15, jego otrzymywaniu i kontroli jego struktury. Następnie opisuje rozmaite sposoby funkcjonalizacji materiałów polikrzemianowych, zwracając szczególną uwagę na wprowadzanie glinu do tych materiałów. Dalej opisuje preparatykę polikrzemianowych monolitów i przechodzi do omówienia właściwości nanocząstek złota, koncentrując się na ich właściwościach katalitycznych. Tu, a także w dalszych częściach pracy Autorka podkreśla, że aktywność katalityczna nanocząstek złota spada gdy osiągają one rozmiar powyżej 5 nm. Nie jest to prawda, ponieważ nie tylko ich rozmiar ma w tym przypadku znaczenie. Nie jest dla mnie jasny opisywany przez Autorkę związek pomiędzy kształtem nanocząstek a napięciem międzyfazowym (str. 46). Z kolei w opisie metod ich otrzymywania nie znalazłem bardzo popularnego elektroosadzania. W tym rozdziale Autorka opisuje także

3 szczegółowo metody określania rozmiarów nanocząstek złota i bardzo zwięźle ich właściwości katalityczne, nie wspominając o elektrokatalizie, oraz metody osadzania nanocząstek złota na materiałach mezoporowatych. Nie wspomina jednak o zastosowaniu ich w procesach elektrokatalitycznych. Część literaturową kończy opis reakcji utleniania glukozy, gdzie Autorka nie wspomina o reakcji elektroutleniania glukozy ważnej zarówno z punktu widzenia syntezy kwasu glukonowego jak i ewentualnego zastosowania glukozy jako paliwa w ogniwie paliwowym. Rozdział ten pozostawia także pewien niedosyt jeśli chodzi o opis mechanizmu utleniania glukozy. W części eksperymentalnej Autorka przedstawia syntezowane przez siebie materiały oraz procedury ich syntezy, syntezy ich składników, ich funkcjonalizacji, modyfikacji nanocząstkami złota oraz sposób wytworzenia mikroreaktora do badań katalitycznych. Jeśli dobrze rozumiem część tych procedur pochodzi z literatury, natomiast inne, nie zawierające odnośników literaturowych stanowią wkład własny Doktorantki. Następnie zostały opisane warunki przeprowadzania reakcji katalitycznej. Nie jest jasne dlaczego utlenianie nadtlenkiem wodoru i ditlenem prowadzone było przy różnej szybkości obrotów mieszadła co może utrudniać porównanie wyników otrzymanych przy zastosowaniu różnych utleniaczy. Czy nie warto było z tego samego powodu dostarczać nadtlenek wodoru w sposób ciągły? Następnie Autorka bardzo zwięźle podaje wykorzystane w badaniach techniki eksperymentalne, nie omawiając jednak zasady działania wykorzystanych przez siebie przyrządów co zazwyczaj opisuje się w rozprawie doktorskiej. W części opisującej wyniki i dyskusję Autorka opisała charakterystykę zsyntetyzowanych przez siebie i wykorzystanych materiałów i wyniki badań reakcji utleniania glukozy. Do zbadania właściwości fizykochemicznych materiałów. Autorka wykorzystała zestaw dobrze dobranych metod takich jak porozymetria, izoterma adsorpcji/desorpcji, dyfrakcja promieni rentgenowskich czy skaningowa i transmisyjna mikroskopia elektronowa. Otrzymane wyniki posłużyły do oszacowania wielkości porów czy ziaren tych materiałów. Następnie rozszerzając swój warsztat badawczy o metodę magnetycznego rezonansu jądrowego, SAXS, spektroskopię podczerwieni i termograwimetrię zbadała wpływ ich funkcjonalizacji metalicznymi materiałami na ich strukturę, funkcjonalizację i trwałość. Trzeba przyznać, że został tu wykorzystany bogaty arsenał badawczy, badania przeprowadzono bardzo szczegółowo. Szczególną wagę Autorka przywiązała do określenia rozmiarów

4 nanocząstek złota na podstawie obrazów TEM. Domyślam się, że wykorzystała do tego metody analizy obrazu, jednak nie znalazłem w rozprawie żadnej informacji na ten temat. W części dotyczącej utleniania glukozy Autorka analizuje zalety i wady obydwu utleniaczy i opisuje wyniki otrzymane z różnymi katalizatorami. Na tej podstawie wyodrębniła katalizator wykazujący największy stopień konwersji a jednocześnie dobrą trwałość. Szczególną uwagę przywiązuje do stopnia konwersji substratu i selektywności w stosunku do kwasu glukonowego oraz stabilności katalizatora. W tym ostatnim przypadku prześledziła zmiany jego struktury i właściwości chemicznych metodami TEM i XPS. Opisuje nie tylko różnice pomiędzy zachowaniem się poszczególnych katalizatorów, ale próbuje znaleźć ich przyczyny. Jedynie na str. 152 znalazłem niezrozumiałe zdanie: The performance of the calcined catalyst was in good agrement with its colour. W końcowej części rozprawy Doktorantka opisuje próbę zastosowanie monolitycznego reaktora wykorzystując monolityczny materiały polikrzemianowy dekorowany złotem. Co prawda próby te nie były udane ze względu na zmiany strukturalne materiału hamujące przepływ reagentów, co potwierdzono przy pomocy metody SEM, ale na pewno warto było spróbować. Ciekaw jestem jak w opinii Autorki należałoby zmodyfikować ten materiał, aby uniknąć tego efektu. Rozprawę kończy precyzyjnie sformułowane podsumowanie zawierające najważniejsze wyniki i wnioski. Ciekaw jestem, który z nich Autorka uważa za najważniejszy i dlaczego? Rozprawa została napisana w języku angielskim co niewątpliwie poszerzy grono jej czytelników. Czyta się ją dobrze, również ze względu na bardzo czytelny układ stron. Jedyne co mi przeszkadzało przy czytaniu wersji papierowej to waga pracy spowodowana zapewne gramaturą papieru i jednostronnym drukiem. Chrońmy nasze lasy! Nie miałem trudności ze śledzeniem myśli Doktorantki choć w tekście znalazłem pewną liczbę błędów gramatycznych. Ponadto na str. 16 znalazłem określenie Alumina oxide co oznaczałoby tlenek tlenku glinu. Natomiast Au to symbol złota a nie skrót słowa gold (str. 77). Z tekstu na str. 45 wynika, że Bułgaria istniała pięć tysiącleci przed naszą erą!

5 Edycja pracy jest staranna, rysunki, wykresy, tabele i schematy czytelne. Do wyjątków należy nieprecyzyjnie opisany schemat na Fig. 15 czy wykresy na Fig. 122, 123. Biorąc pod uwagę czas złożenia pracy wykres opisujący liczbę publikacji na temat katalizy na złocie na Fig. 19 powinien obejmować także lata 2012 i Wyniki opisane w rozprawie znalazły się juz w czterech publikacjach, w tym w jednej opublikowanej w czasopiśmie specjalistycznym o światowym zasięgu co oznacza, że zyskały już aprobatę społeczności naukowej. Podsumowując, Doktorantka przy pomocy dobrze dobranych, rzetelnie i precyzyjnie przeprowadzonych eksperymentów, wykorzystując szeroki i dobrze dobrany szeroki arsenał badawczy zsyntezowała szereg nowych materiałów polikrzemianowych dekorowanych złotem i wykorzystała je jako katalizatory w reakcji utleniania glukozy. Co więcej jeden z katalizatorów jest bardziej aktywny niż podobne katalizatory dostępne komercyjnie. Niewątpliwie wyniki opisane w rozprawie zawierają elementy nowości naukowej. Uważam, że rozprawa doktorska Gold nanoparticles on porous silicas synthesis, characterization and application to glucose oxidation spełnia wymagania ustawowe i wnoszę o dopuszczenie mgr Klaudii Odrozek do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Marcin Opałło

Podobne dokumenty

Ocena strony technicznej i edytorskiej pracy:

Ocena strony technicznej i edytorskiej pracy: Recenzja pracy doktorskiej zatytułowanej Procesy elektrokatalityczne na elektrodach modyfikowanych warstwami hybrydowymi zawierającymi nanocząstki wybranych metali przejściowych autorstwa mgr Magdaleny