Výsledky soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie 2024 - kat. A 3. místo

Lednová schůze Hlavního výboru Spektroskopické společnosti byla tradičně dějištěm dalšího ročníku Soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie. Soutěž se uskutečnila v prostorách Univerzity Pardubice, kde prezentovalo svůj příspěvek šest soutěžících v kategorii A a sedm soutěžících v kategorii B. Z hlediska počtu přihlášených prací tak byl tento ročník dobře vyvážený. Na průběh soutěže dohlížela čestná předsedkyně poroty prof. RNDr. Blanka Vlčková, CSc. Zastoupení tradičních oborů, jako je vibrační spektroskopie či hmotnostní spektrometrie, bylo letos doplněno poměrně vysokým počtem prací zaměřených na elektronovou spektroskopii.

Důkazem vysoké kvality soutěžních prací je také to, že v kategorii A, týkající se diplomových prací, se umístili Michael Foltýn z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Plazmonika neušlechtilých kovů“ a Mgr. Jan Biskupič z Masarykovy univerzity v Brně s prací „Zobrazovací metody (LA-ICP-MS a CT) pro testování teranostik a výzkum cévní mozkové příhody“ na sdíleném prvním místě. 

Třetí místo pak obdržel Ing. Martin Kovář z Centra výzkumu Řež s.r.o. za příspěvek „Vývoj metodik pro spektroskopickou analýzu magnetických ferro-, ferri-kyanidových sorbentů radionuklidů“.

V kategorii B publikovaných prací obsadil první pozici RNDr. Jan Blahut, Ph.D. z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR s prezentací „Numericky optimalizované multidimenzionální NMR pulzní sekvence pro studium proteinů v pevné fázi“, druhé místo pak doc. Ing. Andrea Konečná, Ph.D. z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Nízkoenergiové polaritonové excitace zkoumané pomocí elektronů a fotonů“ a třetí místo Ing. Jakub Buday, Ph.D. taktéž z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Investigating the evolution and characteristics of laser induced plasmas by methods in combination with LIBS“.

Závěrem blahopřeji všem oceněným a děkuji ostatním soutěžícím za prezentaci kvalitních prací. Poděkování patří také autorům posudků soutěžních prací, kteří hodnocení věnují svůj čas a úsilí. Souhrny oceněných prací jsou součástí Bulletinu č. 202.

Kategorie A - 3. místo

Vývoj metodik pro spektroskopickou analýzu magnetických ferro-, ferrikyanidových sorbentů radionuklidů

• Ing. Martin Kovář Centrum výzkumu Řež s.r.o, Oddělení Zpracování a ukládání nebezpečných odpadů
• E-mail: [email protected]

Diplomová práce byla obhájena na Ústavu analytické chemie Chemicko-inženýrské fakulty Vysoké školy chemicko-technologické v Praze.

Ferrokyanidy a ferrikyanidy kovů patří mezi často používané materiály pro sorpci radionuklidů v jaderném průmyslu. Mezi jejich významné charakteristiky se řadí vysoká adsorpční kapacita, specifický povrch a pórovitost, dobrá radiační stabilita, nízká rozpustnost a snadná syntéza. Nevýhodou těchto sorbentů je jejich nano- či mikrometrická velikost, která komplikuje separaci z roztoku. Možným řešením tohoto problému je modifikace magnetickými částicemi, což umožňuje přípravu sorbentů snadno separovatelných z roztoku pomocí magnetického pole.

SSJMM / Martin Kovář - Obr. 1 Demonstrace možnosti separace připraveného sorbentu pomocí magnetického pole

Tato práce se proto zaměřuje na přípravu magnetických sorbentů na bázi ferro- a ferrikyanidů mědi a jejich následnou analýzu a charakterizaci pomocí spektroskopických a vícerozměrných statistických metod, čímž přispívá k rozvoji technologií pro nakládání s radioaktivními odpady.

SSJMM / Martin Kovář - Obr. 2 Připravený magnetický sorbent

Práce je rozdělena do čtyř hlavních částí. První část se zabývá syntézou ferro- a ferrikyanidu mědi při různých proměnných parametrech, které mohou ovlivnit jejich sorpční vlastnosti, jako je teplota a poměr prekurzorů. Zkoumán byl také vliv doby zrání ferrokyanidu. Pro vybraný ferrokyanid mědi s optimálními vlastnostmi byla následně vyrobena řada magnetických sorbentů spojením s částicemi magnetitu a zapouzdřením do matrice polyakrylonitrilu.

Druhá část je věnována vsádkovým sorpčním experimentům pro ionty cesia. Tyto experimenty slouží k vyhodnocení sorpčních vlastností připravených sorbentů z hlediska kinetiky, kapacity a mechanismu adsorpce. Rovněž byl studován vliv pH a přítomnosti konkurenčních kationtů.

Třetí část práce se zabývá spektroskopickou analýzou připravených sorbentů, zejména infračervenou a Ramanovou spektroskopií. Pro identifikaci krystalové struktury byla použita rentgenová difrakce, prvkové složení a struktura magnetického sorbentu byla zkoumána skenovací elektronovou mikroskopií.

SSJMM / Martin Kovář - Obr. 3 Porovnání Ramanových spekter pro vybrané druhy ferrokyanidu

V poslední části jsou podrobně analyzována data z infračervené a Ramanovy spektroskopie pomocí vícerozměrných statistických metod ve srovnání s výsledky sorpčních experimentů. Cílem bylo odhalit vliv vstupních parametrů přípravy sorbentu na dosažené adsorpční kapacity, kontrolovat homogenitu připravených sorbentů a vyhodnotit opakovatelnost syntézy. K tomuto účelu byla použita analýza hlavních komponent, klasifikace dat metodou měkkého nezávislého modelování třídy analogie a regrese adsorpčních kapacit metodou nejmenších čtverců.

Výsledkem práce bylo nalezení optimálních parametrů pro syntézu magnetického sorbentu na bázi ferro- a ferrikyanidu mědi. Připravené magnetické sorbenty dosáhly adsorpční kapacity až 70 mg·g⁻¹, přičemž samotný ferrokyanid mědi vykazoval kapacitu až 250 mg·g⁻¹. Nejvyšší účinnost odstranění iontů cesia dosahovala 96 %. Na základě infračervených a Ramanových spekter byly vytvořeny klasifikační a regresní modely, které umožňují klasifikovat připravené ferrokyanidy do definovaných skupin a pomocí regrese predikovat jejich adsorpční kapacity. Tyto poznatky jsou klíčové pro optimalizaci výrobních procesů sorbentů na bázi ferro- a ferrikyanidů a jejich úspěšnou aplikaci při zachytávání radionuklidů z kontaminovaných odpadních vod.

SSJMM / Martin Kovář: Obr. 4. Analýza hlavních komponent pro infračervená a Ramanova spektra ferrokyanidů