Jestli stát rezignuje na silnou podporu základního výzkumu, skončíme za pár let místo špičkové vědy u zlepšovacích návrhů, varuje v podcastu CHEmic prof. Martin Fusek, bývalý ředitel IOCB Tech, člen Rady vlády pro výzkum, vývoj a inovace.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/UOCHB_Tomas_Bellon_Podcast_CH_Emic_58_Podpora_biotechnologii_vyvede_Cesko_z_casu_montovny_2f0bf75969.jpg" alt="ÚOCHB/Tomáš Belloň – Podcast CHEmic #58 – Podpora biotechnologií vyvede Česko z časů montovny" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_UOCHB_Tomas_Bellon_Podcast_CH_Emic_58_Podpora_biotechnologii_vyvede_Cesko_z_casu_montovny_2f0bf75969.jpg 234w," sizes="100vw" width="2000" height="1333"><blockquote>Podcast CHEmic představuje vědce a vědkyně z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, jejich život v labech i mimo ně.</blockquote><blockquote>CHEmic najdete v podcastových aplikacích:</blockquote><blockquote><ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://open.spotify.com/show/0ELIQTRkC3TFrVYnZgztsy?si=b4407e1f54824315&amp;nd=1">Spotify</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://podcasts.apple.com/cz/podcast/podcast-chemic-1-riskovat-se-vyplat%C3%AD-ne%C3%BAsp%C4%9Bchu-se-nesm%C3%ADme/id1683797089?i=1000611870620">Apple Podcasts</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://podcasts.google.com/feed/aHR0cHM6Ly9hbmNob3IuZm0vcy9kZmFhNjA4OC9wb2RjYXN0L3Jzcw">Podcasty Google</a></li></ul></blockquote><blockquote>a na našem <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.youtube.com/playlist?list=PLFJNDHHAxyMszoY-Hm4BGJ6nN7zNLZXO-">YouTube kanálu</a>.</blockquote>

Podcast CHEmic #58 – Podpora biotechnologií vyvede Česko z časů montovny

<h4>Podpora jednostupňové hydrometalurgické metody loužení kovů z katodových materiálů</h4><h3>Abstrakt</h3>Rostoucí poptávka po lithium-iontových bateriích (LIB) zdůrazňuje potřebu udržitelných recyklačních řešení. Tato studie se zabývá jednostupňovým hydrometalurgickým procesem využívajícím technologii kontaktní elektrokatalýzy (CEC), která kombinuje předúpravu a loužení za účelem získání kritických kovů, jako jsou Li, Co, Ni a Mn. Tento ekologický přístup využívá ultrazvukem asistované loužení s oxidem křemičitým (SiO₂) jako recyklovatelným katalyzátorem, který zvyšuje účinnost rozpouštění kovů prostřednictvím přenosu elektronů.<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=82&amp;mainauthorItems=10">UV-Vis</a> a <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/library?instrumentationItems=84&amp;mainauthorItems=10">ICP-OES spektroskopie</a> hrají klíčovou roli při optimalizaci a sledování celého procesu. UV-Vis umožňuje sledovat radikálovou aktivitu a rozpouštění kovů v reálném čase, zatímco ICP-OES poskytuje přesné kvantitativní údaje o výtěžnosti kovů a míře přítomných nečistot. Výsledky potvrzují, že recyklace s podporou CEC dosahuje vysokých výtěžků kovů z použitých katodových materiálů a představuje nákladově efektivní a udržitelnou alternativu ke konvenčním metodám.<h3>Úvod</h3><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/library?mainauthorItems=10&amp;search=LIB">Lithium-iontové baterie (LIB)</a> napájejí přenosná elektronická zařízení již desítky let. Rostoucí poptávka ze strany odvětví elektromobility a skladování energie však vyvolává obavy ohledně nakládání s narůstajícím množstvím baterií, které dosahují konce své životnosti. Likvidace LIB představuje významnou ekologickou výzvu, ale zároveň nabízí příležitosti pro zpětné získávání cenných materiálů a otevírá cestu k udržitelnějším postupům.Výrobci LIB se spoléhají na stabilní dodávky kritických prvků, jako jsou lithium (Li), kobalt (Co), nikl (Ni) a mangan (Mn), které se používají v klíčových součástech baterií, zejména v katodách. Recyklace použitých LIB a zpětné získávání těchto kovů přispívá k uspokojení rostoucí poptávky po těchto zdrojích.Tradiční metody recyklace použitých LIB vycházejí z vícestupňových hydrometalurgických nebo pyrometalurgických procesů, které jsou nákladné, energeticky náročné a zároveň zatěžující pro životní prostředí [1, 2].Byla však vyvinuta udržitelnější a nákladově efektivnější hydrometalurgická metoda, která zjednodušuje konvenční vícestupňový přístup do jediné etapy integrací předúpravy a loužení. Tato metoda využívá technologii kontaktní elektrokatalýzy (CEC), což je ekologický katalytický proces založený na ultrazvukem asistovaném loužení kovů s použitím oxidu křemičitého (SiO₂) jako recyklovatelného katalyzátoru [3,4].CEC procesy využívají přenos elektronů při kontaktu kapaliny a pevné fáze (tzv. contact electrification) k tvorbě volných radikálů, které následně katalyzují chemické reakce.Analytické techniky, jako je UV-Vis spektroskopie a ICP-OES, poskytují cenná data využitelná k optimalizaci a sledování účinnosti CEC procesu. Tyto techniky jsou nezbytné pro měření tvorby radikálů, monitorování rozpouštění kovů, hodnocení výkonnosti procesu a ověřování čistoty získaných materiálů.<h4>Recyklační proces CEC</h4>Recyklační proces CEC začíná oddělením hlavních složek z použitých lithium-iontových baterií. Následně lze kovy vyluhovat z katodových materiálů, jako je oxid lithno-kobaltnatý (LCO) nebo směsné oxidy lithia, niklu, manganu a kobaltu (NCM). Jak je znázorněno na obrázku 1, katodový materiál se smíchá s organickými kyselinami, jako je kyselina jablečná (C₄H₆O₅) nebo kyselina citronová (C₆H₈O₇), přidá se katalyzátor SiO₂ a na směs se aplikuje ultrazvuk po dobu přibližně 6 hodin [3,4].UV-Vis spektroskopie je ideální technikou pro sledování radikálů generovaných v CEC procesu a pro optimalizaci podmínek loužení. Extrahované kovy se následně převedou zpět na aktivní materiály katod, LiCoO₂, NCM622 a NCM712, pomocí metod srážení nebo sol-gelové syntézy a následného vysokoteplotního kalcinování při 850–900 °C. ICP-OES se široce využívá ke stanovení obsahu kovů a dalších prvků v materiálech pro lithium-iontové baterie, včetně regenerovaných katodových aktivních látek [5]. Katalyzátor SiO₂ lze nakonec získat zpět prostou filtrací.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Altium_International_Uloha_UV_Vis_a_ICP_OES_spektroskopie_v_metodach_recyklace_lithium_iontovych_baterii_2_58e0ca9b57.jpg" alt="Agilent Technologies: Úloha UV-Vis a ICP-OES spektroskopie v metodách recyklace lithium-iontových baterií: Obrázek 1: Schéma procesu - znázorňuje úlohu UV-Vis a ICP-OES v pracovním postupu recyklace CEC." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Altium_International_Uloha_UV_Vis_a_ICP_OES_spektroskopie_v_metodach_recyklace_lithium_iontovych_baterii_2_58e0ca9b57.jpg 245w," sizes="100vw" width="1472" height="543"><h3>Experimentální část</h3><h4>Materiály a příprava vzorků</h4>Odpadní katodové fólie typu NCM byly získány z recyklačních závodů na baterie v Číně. Katodové fólie byly nastříhány na čtverce o rozměrech 4 × 4 cm. Jeden kus byl vložen do skleněné lahve spolu s oxidem křemičitým (SiO₂, čistota 99,99 %, Macklin, Čína) a 40 ml kyseliny jablečné (99,5 %, Macklin). Láhev byla umístěna do ultrazvukové lázně (40 kHz, 300 W) na 6 hodin při teplotě 80 ± 2 °C, čímž došlo k současnému vyluhování kovů a rozkladu organického pojiva.<h4>Analýza pomocí UV-Vis spektroskopie</h4>Ke sledování uvolňování kovových iontů a generování radikálů byl použit multicelový <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products/628">Peltierův UV-Vis spektrofotometr Agilent Cary 3500</a> (obr. 2) s pracovní stanicí Agilent Cary UV. Spektrální analýza se zaměřila na detekci kovových iontů a volných radikálů, které napomáhají rozpouštění kovů. Byly sledovány specifické absorpční píky: 390 nm pro Ni²⁺, 508 nm pro Co²⁺ a 660 nm pro Mn²⁺ jako důkaz vyluhování.Testy s lapači radikálů (použitím p-benzochinonu, dusičnanu stříbrného (AgNO₃) a terc-butanolu ((CH₃)₃COH)) potvrdily přítomnost superoxidů, volných elektronů a hydroxylových radikálů, které hrají klíčovou roli v oxidaci pojiva a redukci kovů.UV-Vis spektroskopie umožňuje sledování těchto radikálů v reálném čase a díky své nedestruktivní povaze je ideální pro průběžnou kontrolu procesu.<h4>Analýza pomocí ICP-OES</h4>K vyhodnocení účinnosti zpětného získávání kovů byl použit přístroj Agilent 730 ICP-OES, později nahrazený modelem <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products/665">Agilent 5800 Vertical Dual View (VDV) ICP-OES</a>. ICP-OES umožňuje citlivou detekci více prvků a přesné stanovení koncentrací kovů. Vysoká přesnost je klíčová pro ověření, zda získané materiály splňují průmyslové normy. Přístroj byl kalibrován pomocí certifikovaných standardů, aby byla zajištěna přesnost kvantifikace.Koncentrace Li, Ni, Co a Mn ve výluzích byly měřeny za účelem posouzení výtěžnosti a obsahu nečistot.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Altium_International_Uloha_UV_Vis_a_ICP_OES_spektroskopie_v_metodach_recyklace_lithium_iontovych_baterii_4_cec9e8a07d.jpg" alt="Agilent Technologies: Úloha UV-Vis a ICP-OES spektroskopie v metodách recyklace lithium-iontových baterií: Obrázek 2. Agilent Cary 3500 Multicell Peltier UV-Vis s doplňkovým softwarem Multizone. Lze nastavit až čtyři nezávislé teplotní zóny, což umožňuje současné experimenty při různých teplotách v každé dvojici kyvet." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Altium_International_Uloha_UV_Vis_a_ICP_OES_spektroskopie_v_metodach_recyklace_lithium_iontovych_baterii_4_cec9e8a07d.jpg 156w," sizes="100vw" width="705" height="705"><h3>Výsledky a diskuse</h3><h4>UV-Vis spektroskopie: sledování účinnosti loužení a aktivity radikálů</h4>Při recyklaci použitých LIB a oddělování kovů od dalších složek, jako jsou organická pojiva (např. polyvinylidenfluorid, PVDF), je nutná generace superoxidových (O₂•⁻) a hydroxylových (OH•) radikálů. Tyto reaktivní druhy hrají klíčovou roli v rozkladu organických látek a v redukci kovů. Hydroxylové radikály se mohou rekombinovat za vzniku peroxidu vodíku (H₂O₂), který dále podporuje vyluhování kovů a oxidaci PVDF.Superoxid lze detekovat pomocí nitro modrého tetrazolu (NBT), který při reakci mění barvu ze žluté na modrofialovou za vzniku formazanu. Intenzita této barevné změny koreluje s koncentrací superoxidu, což činí UV-Vis spektroskopii ideální technikou pro sledování těchto reakcí a optimalizaci podmínek loužení.K analýze účinnosti loužení kovů v rámci pracovního postupu NCM CEC byly pomocí UV-Vis spektroskopie sledovány následující klíčové parametry:<ul><li>Katalyzátor SiO₂: Jak je znázorněno na obrázku 3A, oxid křemičitý významně zvyšuje účinnost loužení díky usnadnění přenosu elektronů při působení ultrazvuku, což vede k tvorbě reaktivních druhů, jako je peroxid vodíku (H₂O₂), které podporují redukci kovů. Optimální množství SiO₂ bylo 80 mg, protože jeho nadbytek vedl k rozptylu ultrazvuku a snížení účinnosti (obrázek 3B).</li><li>Koncentrace kyseliny: Zvýšení koncentrace kyseliny jablečné z 0,2 na 1 mol/l vedlo ke zlepšení účinnosti díky vyššímu reakčnímu gradientu (obrázek 3C). Při vyšších koncentracích však účinnost klesala vlivem stínění iontů.</li><li>Teplota: Vzhledem k tomu, že se jedná o endotermickou reakci, vyšší teploty podporují proces loužení. Jak je patrné z obrázku 3D, jako optimální byla stanovena teplota 80 °C.</li><li>Doba reakce: Intenzita absorpčních píků pro Mn²⁺ a Co²⁺ se stabilizovala po 5 hodinách, zatímco u Ni²⁺ bylo maxima dosaženo po 6 hodinách (obrázek 3E), což bylo identifikováno jako ideální doba trvání reakce.</li><li>Monitorování pomocí UV-Vis: Píky při 390, 508 a 660 nm odpovídají Ni²⁺, Co²⁺ a Mn²⁺, což umožňuje sledování procesu loužení kovů v reálném čase.</li></ul>Za optimalizovaných podmínek (80 mg SiO₂, 1 M kyselina jablečná, poměr pevná látka/kapalina 10 g/l, 80 °C po dobu 6 hodin) bylo dosaženo účinnosti loužení NCM ve výši 99,6 % (Li), 98,3 % (Ni), 99,4 % (Co) a 97,4 % (Mn). Tyto výsledky potvrzují účinnost jednokrokové metody CEC pro recyklaci lithium-iontových baterií.Výsledky rovněž ukazují flexibilitu spektrofotometru Agilent Cary 3500 Multicell Peltier UV-Vis pro detailní studium reakční kinetiky za různých podmínek. Mezi jeho výhody pro tuto aplikaci patří:<ul><li>Funkce „Multizone“, která zefektivnila sběr dat a umožnila rychlejší a efektivnější analýzu ve srovnání s jednokyvetovými přístroji. Cary 3500 Multizone umožnil současné měření sedmi vzorků přibližně za 15 sekund, což výrazně urychlilo hodnocení účinnosti loužení napříč vzorky.</li><li>Zjednodušený experimentální návrh, který umožnil snadnou identifikaci optimálních podmínek a časování tvorby komplexních meziproduktů.</li><li>Přesná regulace teploty v rozmezí –5 až 110 °C bez potřeby vody, hluku nebo složité kabeláže, a to díky plně integrovanému vzduchem chlazenému Peltierovu systému. Tento systém udržuje stabilní teplotu v osmi měřicích pozicích rozdělených do čtyř zón pro konzistentní a spolehlivý výkon.</li></ul><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Altium_International_Uloha_UV_Vis_a_ICP_OES_spektroskopie_v_metodach_recyklace_lithium_iontovych_baterii_04a7fa4fe4.jpg" alt="Agilent Technologies: Úloha UV-Vis a ICP-OES spektroskopie v metodách recyklace lithium-iontových baterií: Obrázek 3. UV-Vis spektra znázorňující absorpční píky kovových iontů za různých podmínek optimalizace účinnosti loužení metodou CEC, včetně (A) přídavku katalyzátoru SiO₂, (B) množství SiO₂, (C) koncentrace kyseliny jablečné, (D) teploty a (E) doby reakce. (F) Poměr pevné fáze a kapaliny, který byl optimalizován pomocí ICP-OES [3]." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Altium_International_Uloha_UV_Vis_a_ICP_OES_spektroskopie_v_metodach_recyklace_lithium_iontovych_baterii_04a7fa4fe4.jpg 245w," sizes="100vw" width="1483" height="791"><h4>ICP-OES: Vysoká výtěžnost a hodnocení čistoty</h4>Analýza pomocí ICP-OES prokázala vysokou účinnost získávání kovů za optimalizovaných podmínek, konkrétně: 99,6 % (Li), 98,3 % (Ni), 99,4 % (Co) a 97,4 % (Mn).Pro další potvrzení, že syntetizovaný elektrodový prášek odpovídá složení NCM622, byl analyzován poměr lithia, niklu, manganu a kobaltu v tomto materiálu. Jak je uvedeno v tabulce 1, molární poměr Li:Co:Ni:Mn činil 1,0:1,2:1,6:2, což odpovídá požadavkům na složení NCM622.<h5>Tabulka 1. Údaje z ICP-OES. Analýza koncentrací v regenerovaném materiálu NCM.</h5>Kov / Koncentrace (mmol)<ul><li>Li: 5,036.8</li><li>Co: 1,067.3</li><li>Ni: 2,992.3</li><li>Mn: 997.4</li></ul>Analýza stopových prvků byla provedena pomocí ICP-OES za účelem stanovení koncentrací Al, Ca, Mg, Na, Li, Co, Ni a Mn ve výluhu, jak je uvedeno v tabulce 2. Výsledky ukazují, že koncentrace kovových nečistot (Al, Ca, Mg a Na) byly pod standardní hodnotou 0,03 %. Tyto výsledky potvrzují vysokou účinnost a ekologickou povahu recyklačního procesu CEC i jeho schopnost produkovat vysoce čisté materiály vhodné pro opětovné využití při výrobě nových aktivních materiálů pro lithium-iontové baterie.<h5>Tabulka 2. Analýza kvality regenerovaného materiálu NCM622 pomocí ICP-OES.</h5>Kov / Hmotnostní zlomek (hm. %)<ul><li>Al: 0.009700</li><li>Ca: 0.002267</li><li>Mg: 0.003405</li><li>Na: 0.000533</li><li>Li: 0.062680</li><li>Co: 0.102300</li><li>Ni: 0.293200</li><li>Mn: 0.090700</li></ul>Schopnost ICP-OES současně stanovit více prvků zefektivňuje kontrolu kvality a zajišťuje, že regenerované materiály splňují požadavky na bateriové specifikace.<h3>Závěr</h3>Tato studie zdůrazňuje klíčovou roli UV-Vis spektroskopie a ICP-OES při optimalizaci a monitorování jednokrokového hydrometalurgického recyklačního procesu podporovaného technologií kontaktní elektrokatalýzy (CEC), který přispívá k rozvoji cirkulární ekonomiky lithium-iontových baterií.UV-Vis spektroskopie umožnila sledovat rozpouštění kovů a aktivitu radikálů v reálném čase, zatímco ICP-OES zajistilo přesnou kvantifikaci výtěžnosti kovů a obsahu nečistot. Výsledky potvrzují, že ekologická a nákladově efektivní metoda CEC umožňuje dosažení vysoké výtěžnosti při recyklaci použitých aktivních materiálů katod (CAM), jako jsou LiCoO₂ a NCM, a zároveň zajišťuje jejich vysokou čistotu pro další využití.<blockquote><h4>Další informace</h4><ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products/628">Multicelový UV-Vis spektrofotometr Cary 3500</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.agilent.com/en/product/molecular-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nir-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nir-software/cary-uv-workstation-software">Software Cary UV Workstation</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.agilent.com/en/support/molecular-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nir-spectroscopy/uv-vis-spectroscopy-spectrophotometer-basics">Nejčastější dotazy k UV-Vis spektroskopii a spektrofotometru</a></li></ul></blockquote>

Úloha UV-Vis a ICP-OES spektroskopie v metodách recyklace lithium-iontových baterií

Mezinárodní tým vědců z Česka, Německa a Číny vyvinul s pomocí nanotechnologií a atomárního inženýrství unikátní materiál, který dokáže přeměnit široké spektrum organických látek na požadované produkty za běžných podmínek, jen s pomocí sluneční energie a vody jako zdroje protonů. Významně tím přispívá k řešení ekologicky i ekonomicky náročných hydrogenačních reakcí běžných v organické chemii, farmacii i agrochemii. Práci, na níž se podíleli i vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Univerzity Palackého, zveřejnil prestižní <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202504108">časopis Advanced Materials</a>.Hydrogenační reakce jsou součástí stovek chemických výrob v agrochemii, farmacii, průmyslové chemii a řadě dalších oblastí s celkovým trhem v objemu desítek miliard dolarů. Doposud známé a používané fotokatalyzátory nedokáží dosáhnout výtěžky, které jsou potřebné v průmyslové škále a trpí také omezenou selektivitou, tedy nedokáží usměrnit chemickou reakci k požadovaným produktům. Často také vyžadují spolupůsobení dalších činidel, jako je například aktivace vody hořčíkem, a jsou použitelné pouze na omezené množství organických reakcí. Nalezení nových řešení, která by na rozdíl od těch stávajících probíhala za nízkých teplot a tlaků i bez použití plynného vodíku, je proto obrovskou vědeckou a průmyslovou výzvou. Jednou z variant je využití vody jako zdroje protonů a vhodných fotokatalyzátorů, které umožní efektivní přeměnu s použitím sluneční energie.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CATRIN_novy_mateiral_umoznuje_vyrobu_chemikalii_s_vyuzitim_slunce_a_vody_9eeef6e892.jpg" alt="CATRIN: Nový materiál umožňuje výrobu chemikálií s využitím slunce a vody" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CATRIN_novy_mateiral_umoznuje_vyrobu_chemikalii_s_vyuzitim_slunce_a_vody_9eeef6e892.jpg 110w," sizes="100vw" width="1086" height="1536">„Při vývoji nového typu fotokatalyzátoru jsme spojili zkušenosti z nanotechnologií a atomárního inženýrství. Se zahraničními kolegy jsme navrhli a připravili materiál obsahující nanočástice paladia ukotvené ve dvourozměrné matrici nitridu uhlíku, přičemž v blízkém okolí nanočástic byly zabudovány izolované atomy paladia v různých oxidačních stavech. Díky synergickému účinku všech komponent dokázal nový materiál přeměnit široké spektrum organických látek na požadované produkty s mimořádně vysokou výtěžností i selektivitou. To otevírá dveře k průmyslovým aplikacím,“ uvedl korespondující autor Radek Zbořil.Autoři studovali nejprve použití samotných nanočástic ukotvených ve struktuře nitridu uhlíku a také účinnost jednotlivých atomů zabudovaných ve stejné fotokatalytické matrici. V obou případech dosáhli relativně nízkých výtěžků, nicméně pomohla jim náhoda.Během výzkumu si vědci všimli, že výtěžnost reakcí rapidně rostla, pokud se v blízkém okolí nanočástic nacházely jednotlivé atomy paladia v různých oxidačních stavech. „Proto jsme cíleně navrhli a připravili kombinovaný systém, v němž jednotlivé atomy paladia přitahují fotogenerované díry pro oxidaci vody, zatímco nanočástice usnadňují přenos vodíku na nenasycené vazby organických molekul. Jedná se o unikátní koncept, který může změnit katalytické procesy v organické chemii s obrovským aplikačním potenciálem v příbuzných odvětvích včetně farmacie nebo agrochemie,“ uvedl Giorgio Zoppellaro, který má klíčový podíl na objasnění mechanismu fungování unikátního materiálu.Vědecké týmy z CATRIN a VŠB-TUO se ve spolupráci s kolegy z německého Leibnizova ústavu pro katalýzu věnují hydrogenačním reakcím dlouhodobě. V minulosti publikovali řadu přelomových prací zaměřených především na nové technologie výroby aminosloučenin (např. <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.nature.com/articles/s41929-021-00722-x">Chandrashekhar et al. Nat. Catal. 2022</a>; <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.nature.com/articles/s41565-023-01353-y">Cheruvathoor Poulose et al. Nat. Nanotechnol. 2023</a>).

Nový materiál umožňuje výrobu chemikálií s využitím slunce a vody

Aplikace

Osobnosti

Popularizace

Věda a výzkum

Video

Článek

Produkt

Je autorizovaným distributorem společnosti Agilent Technologies pro Českou republiku v oblastech chromatografie (GC, HPLC, UHPLC, kapilární elektroforéza) a hmotnostní spektrometrie (GC/MS, LC/MS, CE/MS), disolučních aparátů, molekulární (UV-Vis, UV-Vis-NIR, fluorescence, FTIR analyzátory a mikroskopy) a atomové spektroskopie (ICP-OES, ICP-MS, AAS), a v neposlední řadě také v oblasti molekulární biologie a genomiky (analýza nukleových kyselin a proteinů, microarray skenery a skla, PCR & RT-PCR, qPCR, řešení pro NGS, reagencie pro mutagenezi a klonování, sondy FISH a další).

Altium International

ÚOCHB AV ČR je přední mezinárodně uznávaná vědecká instituce, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie.

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR

Český institut výzkumu a pokročilých technologií (Czech Advanced Technology and Research Institute – CATRIN) je vysokoškolský ústav Univerzity Palackého v Olomouci. Vznikl integrací vědeckých týmů Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH), Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) a Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) s cílem úzce propojit vědecké kapacity v oblasti biomedicíny, nanotechnologií, nových materiálů, výzkumu rostlin či biotechnologií a ještě úspěšněji čelit  globálním výzvám současného světa, k nimž patří například dopady klimatických změn, boj s novými typy patogenů, diagnostika a léčba civilizačních onemocnění, odvrácení hrozící potravinové krize, získávání a ukládání „zelené“ energie, zajištění dostatku pitné vody, ochrana životního prostředí a řada dalších.

CATRIN

Shimadzu PDA-8000 optický emisní spektrometr

Shimadzu PDA-8000 slouží k provádění vysoce citlivých kvantitativních analýz prvků, a to díky stabilizované energii výboje, monochromátoru s vysokým rozlišením a široké škále vlnových délek. 


Přístroj Shimadzu PDA-8000 je díky monochromátoru s vysokým rozlišením a excitační jednotce se stabilizovanou energií výboje schopen provádět vysoce citlivou kvantitativní analýzu železa a oceli, mědi, slitin hliníku a dalších pevných kovů, jakož i nečistot a dalších prvků. Vynikající ovladatelnosti je dosaženo díky softwaru, který rozšiřuje funkce monitorování přístroje a podpory údržby. Navíc se jedná o energeticky úsporný model, který výrazně snižuje spotřebu energie.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_8000_opticky_emisni_spektrometr_Prvky_ktere_lze_merit_spektrometrem_Shimadzu_PDA_8000_0f6334a305/Shimadzu-PDA-8000-opticky-emisni-spektrometr_Prvky-ktere-lze-merit-spektrometrem-Shimadzu-PDA-8000.jpg" alt="Shimadzu: Prvky, které lze měřit spektrometrem Shimadzu PDA-8000"/>
<h3>Nová konstrukce monochromátoru pro větší stabilitu</h3>
Přesnější analýza dosažená díky spektrometru s vysokým rozlišením - Použití difrakční mřížky s rozsahem vlnových délek vhodným pro železné i neželezné aplikace v Paschen-Rungeově montáži s ohniskovou vzdáleností 1000 mm nabízí měření s vysokým rozlišením v širokém rozsahu vlnových délek. Přesnější analýza je možná díky omezení vlivu spektrální interference.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_8000_opticky_emisni_spektrometr_Nova_konstrukce_monochromatoru_pro_vetsi_stabilitu_74e3894f9c/Shimadzu-PDA-8000-opticky-emisni-spektrometr_Nova-konstrukce-monochromatoru-pro-vetsi-stabilitu.jpg" alt="Shimadzu: Nová konstrukce monochromátoru pro větší stabilitu"/>
<h3>Nová excitační jednotka</h3>
Stálé monitorování stavu výboje - Funkce monitorování energie v reálném čase* monitoruje spotřebovanou energii výboje mezi protielektrodou a vzorkem. Energie výboje je přesně nastavena a kontrolována a z energie výboje lze okamžitě zjistit vady výboje způsobené stavem povrchu vzorku. Přesnost se zvyšuje tím, že se z měření vyloučí vzorky s defekty.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_8000_opticky_emisni_spektrometr_Nova_excitacni_jednotka_umoznuje_stale_monitorovani_stavu_vyboje_6cebb88b4b/Shimadzu-PDA-8000-opticky-emisni-spektrometr_Nova-excitacni-jednotka-umoznuje-stale-monitorovani-stavu-vyboje.jpg" alt="Shimadzu: Nová excitační jednotka umožňuje stálé monitorování stavu výboje"/>
<h3>Intuitivní software PDA-R</h3>
Spojení hardwaru a softwaru - Integrace softwaru s hardwarem umožňuje spolehlivou správu přístroje, od ovládání a diagnostiky až po údržbu.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_8000_opticky_emisni_spektrometr_Intuitivni_software_PDA_R_pro_pouziti_pristroje_Shimadzu_PDA_8000_9e4d5235f2/Shimadzu-PDA-8000-opticky-emisni-spektrometr_Intuitivni-software-PDA-R-pro-pouziti-pristroje-Shimadzu-PDA-8000.jpg" alt="Shimadzu: Intuitivní software PDA-R pro použití přístroje Shimadzu PDA-8000"/>

Shimadzu PDA-7000 optický emisní spektrometr

Shimadzu PDA-7000 je vysoce výkonný optický emisní spektrometr. Díky přesnosti a spolehlivosti analýz je vhodný pro jakoukoliv aplikaci analýzy kovů.

Emisní spektrometrie umožňuje rychlé a přesné simultánní stanovení mnoha prvků v kovech. Tato technika byla přijata jako standardní metoda pro analýzu kovů. Shimadzu PDA-7000 je vysoce výkonný optický emisní spektrometr, který standardně využívá metodu PDA, což zvyšuje přesnost a spolehlivost analýzy. Díky metodě PDA a vynikající kvalitě hardwaru je přístroj PDA-7000 vhodný pro jakoukoli aplikaci v oblasti analýzy kovů. Zvyšují produktivitu analýzy při kontrole kvality a řízení procesů v průmyslu železných i neželezných kovů.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_7000_opticky_emisni_spektrometr_Konstrukce_optickeho_emisniho_spektrometru_Shimadzu_PDA_7000_3cfb14898f/Shimadzu-PDA-7000-opticky-emisni-spektrometr_Konstrukce-optickeho-emisniho-spektrometru-Shimadzu-PDA-7000.jpg" alt="Shimadzu: Konstrukce optického emisního spektrometru Shimadzu PDA-7000"/>
<h3>Vakuový monochromátor</h3>
Monochromátor musí být umístěn ve vakuu nebo v atmosféře s náhradou plynu, aby se zabránilo účinkům způsobeným absorpcí spektrálních čar, jako jsou C, P, S, B a N, atmosférickým kyslíkem. Společnost Shimadzu používá vakuový monochromátor, který je odolný vůči účinkům kolísání teploty. Je instalován v teplotně řízené komoře monochromátoru, aby bylo dosaženo mimořádně stabilních měření.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_7000_opticky_emisni_spektrometr_Vakuovy_monochromator_pristroje_Shimadzu_PDA_7000_687bc730d0/Shimadzu-PDA-7000-opticky-emisni-spektrometr_Vakuovy-monochromator-pristroje-Shimadzu-PDA-7000.jpg" alt="Shimadzu: Vakuový monochromátor přístroje Shimadzu PDA-7000"/>
<h3>Nový jiskrový zdroj zvyšuje stabilitu</h3>
Konstrukce a materiály běžného jiskrového zdroje byly vylepšeny s cílem výrazně zvýšit přesnost analýzy prvků s vysokou koncentrací (nerezová ocel a hliníková slitina). Pojme velké desky se vzorky, nabízí snadnější manipulaci a zvyšuje odolnost. Výběr volitelné sady vodního chlazení stojanu dále omezuje nárůst teploty jiskrového zdroje v důsledku elektrického výboje během kontinuální analýzy, čímž se zvyšuje stabilita naměřených hodnot.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_7000_opticky_emisni_spektrometr_Novy_jiskrovy_zdroj_zvysuje_stabilitu_54c8966181/Shimadzu-PDA-7000-opticky-emisni-spektrometr_Novy-jiskrovy-zdroj-zvysuje-stabilitu.jpg" alt="Shimadzu: Nový jiskrový zdroj zvyšuje stabilitu"/>
<h3>Uživatelsky přívětivý software</h3>
Software byl navržen pro procesní analýzu s přihlédnutím k situaci v místech, kde se analýza kovů provádí. Po spuštění přístroje je třeba provést pouze jednu akci, která umožní měření a jednoduchou analýzu procesu. Stačí zadat požadované informace do sekvence.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_PDA_7000_opticky_emisni_spektrometr_Uzivatelsky_privetivy_software_949e2b3b59/Shimadzu-PDA-7000-opticky-emisni-spektrometr_Uzivatelsky-privetivy-software.jpg" alt="Shimadzu: Uživatelsky přívětivý software"/>

Shimadzu ICPE-9800 Series ICP atomový emisní spektrometr

Simultánní ICP atomové emisní spektrometry Shimadzu ICPE-9800 umožňují současné analýzy více prvků bez ohledu na jejich koncentrace. Díky vysoké citlivosti detekce pokrývají široké spektrum aplikací.

Díky vysoké citlivosti detekce až na úroveň ppb, schopnosti analyzovat široký pěti- až šestimístný rozsah koncentrací a schopnosti měřit více prvků současně se ICP emisní spektrometry používají v širokém spektru oblastí, jako je testování životního prostředí, léčiv, potravin, chemikálií a kovů.
Řada Shimadzu ICPE-9800 simultánních atomových emisních spektrometrů ICP představuje systémy nové generace, které nabízejí vynikající přesnost potřebnou k současné a rychlé analýze více prvků bez ohledu na úroveň jejich koncentrace. Jsou také vybaveny uživatelsky přívětivým softwarem, který usnadňuje analýzu. Systémy navíc snižují náklady na analýzu a zároveň poskytují nejvyšší úroveň výkonu v oboru. Systémy řady ICPE-9800 představují špičku v oblasti ICP atomové emisní spektrometrie pro oblast životního prostředí, farmaceutickou, potravinářskou, chemickou, kovovou a další.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_ICPE_9800_Series_ICP_emisni_spektrometry_9800_Shimadzu_ICPE_9800_se_pouziva_v_sirokem_spektru_aplikaci_db04d9c773/Shimadzu-ICPE-9800-Series-ICP-emisni-spektrometry-9800_Shimadzu-ICPE-9800-se-pouziva-v-sirokem-spektru-aplikaci.jpg" alt="Shimadzu: Shimadzu ICPE-9800 se používá v širokém spektru aplikací"/>
<h3>Špičkový CCD detektor s jedním milionem pixelů schopný simultánního záznamu všech vlnových délek</h3>
Data pro všechny vlnové délky jsou zaznamenávána jako obraz vytvořený na dvourozměrné rovině pomocí velkého 1palcového CCD snímače stejným způsobem, jakým fotoaparát zachycuje fotografii. Získaná data se ukládají a lze je kdykoli zkontrolovat. Vlnovou délku lze po ukončení měření změnit, čímž se sníží potřeba opětovné analýzy vzorků a umožní se rychlejší vývoj metody. Kromě toho lze číst kvalitativní údaje a kontrolovat a korigovat matriční prvky, čímž se eliminují chyby měření způsobené interferencí.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_ICPE_9800_Series_ICP_emisni_spektrometry_9800_Spickovy_CCD_detektor_s_jednim_milionem_pixelu_schopny_simultanniho_zaznamu_vsech_vlnovych_delek_83ef647ff1/Shimadzu-ICPE-9800-Series-ICP-emisni-spektrometry-9800_Spickovy-CCD-detektor-s-jednim-milionem-pixelu-schopny-simultanniho-zaznamu-vsech-vlnovych-delek.jpg" alt="Shimadzu: Špičkový CCD detektor s jedním milionem pixelů schopný simultánního záznamu všech vlnových délek"/>
<h5>Anti-Blooming</h5>
<ul>
<li>Jednopalcový CCD detektor se zadním osvětlením</li>
</ul>
Protože přístroj využívá zpětně osvětlený detektor CCD s přetékajícími drenážemi, poskytuje širokou plochu pro příjem světla a zároveň zabraňuje vzniku bloomingu.
<h5>Automatické vypnutí systému po analýze</h5>
Teplota chlazení CCD je -15 °C, což znamená, že jej lze používat při vyšší teplotě než běžný polovodičový detektor (-40 °C). Čekání při vypnutí, které je obvykle nutné k zabránění kondenzace, není nutné.
<h5>Vysoká citlivost a vysoké rozlišení</h5>
<ul>
<li>Korigovaná Schmidtova aberace</li>
</ul>
Ke korekci astigmatismu se používá Schmidtovo zrcadlo. U spektrometrů bez této funkce dochází k rozmazání po obvodu detektoru, což snižuje rozlišení a citlivost.
<h4>Akvizice pro všechny vlnové délky umožňuje volně přidávat prvky a vlnové délky</h4>
<ul>
<li>Akvizice pro všechny vlnové délky</li>
</ul>
I po ukončení měření lze přidávat prvky a vlnové délky, což umožňuje potvrdit kvantitativní nebo kvalitativní údaje. Protože jsou data získávána pro všechny vlnové délky, není třeba vzorky znovu analyzovat.
<h3>Konstrukce systému pomáhá zajistit maximální výkon</h3>
<h4>Vhodný pro analýzu široké škály vzorků</h4>
<ul>
<li>Současná analýza stopových a vysoce koncentrovaných vzorků bez obav z kontaminace</li>
</ul>
Hořák je orientován vertikálně, aby se minimalizovalo ulpívání vzorku na stěnách hořáku, čímž se snižuje paměťový efekt. Simultánní analýza je možná přepínáním mezi axiálním a radiálním pohledem.
Axiální pohled řady Shimadzu ICPE-9800 využívá fotometrickou jednotku (chladicí plášť a clonu) instalovanou kolmo k hořáku. Při axiálních měřeních systém způsobí, že v axiálním směru proudí malé množství čisticího plynu, aby se eliminovala horní nízkoteplotní část plazmatu a zachytila se horká část. Tím se zabrání kontaminaci fotometrické jednotky.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_ICPE_9800_Series_ICP_emisni_spektrometry_9800_Simultanni_analyza_je_mozna_prepinanim_mezi_axialnim_a_radialnim_pohledem_78ec605137/Shimadzu-ICPE-9800-Series-ICP-emisni-spektrometry-9800_Simultanni-analyza-je-mozna-prepinanim-mezi-axialnim-a-radialnim-pohledem.jpg" alt="Shimadzu: Simultánní analýza je možná přepínáním mezi axiálním a radiálním pohledem"/>
<h4>Analýza vzorků s vysokým koncentračním rozsahem a organických rozpouštědel</h4>
Odstranění chladicího pláště, speciálně pro radiální zobrazení ICPE-9820 - Pokud se k analýze vzorků s vysokou koncentrací nebo ke vstřikování některých organických rozpouštědel (např. xylenu) používá pouze radiální zobrazení, lze chladicí plášť odstranit a používat jednotku výhradně pro radiální zobrazení. Odstranění chladicího pláště je snadné. 
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_ICPE_9800_Series_ICP_emisni_spektrometry_9800_Axialni_a_radialni_zobrazeni_Shimadzu_ICPE_9800_70be7b0ac8/Shimadzu-ICPE-9800-Series-ICP-emisni-spektrometry-9800_Axialni-a-radialni-zobrazeni-Shimadzu-ICPE-9800.jpg" alt="Shimadzu: Axiální a radiální zobrazení Shimadzu ICPE-9800"/>
<h3>Snížení spotřeby plynu na polovinu</h3>
<h5>Spotřeba plynu během analýzy a pohotovostního režimu se snížila na polovinu</h5>
Mini hořák je navržen tak, aby měl pouze poloviční průřez než standardní hořáky. Použití stejného vysokofrekvenčního výkonu na menší průřez zvyšuje hustotu energie na průřez. Tím se zlepšuje účinnost buzení, což vede k vyšší citlivosti.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_ICPE_9800_Series_ICP_emisni_spektrometry_9800_Vyssi_citlivost_je_zajistena_mini_horakem_03ca7eb317/Shimadzu-ICPE-9800-Series-ICP-emisni-spektrometry-9800_Vyssi-citlivost-je-zajistena-mini-horakem.jpg" alt="Shimadzu: Vyšší citlivost je zajištěna mini-hořákem"/>
<h4>Snížená spotřeba plynu při spuštění</h4>
<ul>
<li>Vakuum</li>
</ul>
Aby bylo možné měřit vlnové délky v UV oblasti ve vakuu (pod 190 nm), používají systémy ICPE-9800 vakuovou pumpu (rotační vývěvu), která odvádí vzduch a odstraňuje kyslík z vnitřku spektrometru. To zajišťuje kratší dobu uvedení do provozu ve srovnání se systémy typu purge. Po zastavení vývěvy se automaticky uzavře elektromagnetický ventil, který udržuje vakuum uvnitř spektrometru. Není tedy třeba se obávat kontaminace atmosférickým vzduchem, který by po zastavení vývěvy proudil zpět do spektrometru.
<h4>Systém zavádění vzorků zajišťuje stabilní analýzu po dlouhou dobu</h4>
<ul>
<li>Přirozená aspirace a gravitační odtok</li>
</ul>
Systém zavádění vzorků obsahuje vysoce přesný rozprašovač pro zavádění volnou aspirací a gravitační odtok. Proto není nutné používat peristaltické čerpadlo. Protože není třeba se obávat snížení účinnosti nebo variability zavádění způsobené zhoršením stavu trubice čerpadla nebo potíží způsobených nesprávným vypouštěním, lze provádět stabilní analýzu po dlouhou dobu. (Pokud si přejete automaticky přidávat vnitřní standardní prvek, je třeba použít volitelnou peristaltickou pumpu.)
<h4>Prvky analyzované přístrojem ICPE-9800</h4>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_ICPE_9800_Series_ICP_emisni_spektrometry_9800_Prvky_analyzovane_pomoci_Shimadzu_ICPE_9800_db6352bb2e/Shimadzu-ICPE-9800-Series-ICP-emisni-spektrometry-9800_Prvky-analyzovane-pomoci-Shimadzu-ICPE-9800.jpg" alt="Shimadzu: Prvky analyzované pomocí Shimadzu ICPE-9800"/>

Produkty z kategorie Emisní spektrometrie od Shimadzu | LabRulez ICPMS

Mohlo by Vás zajímat

Nový materiál umožňuje výrobu chemikálií s využitím slunce a vody

Podcast CHEmic #58 – Podpora biotechnologií vyvede Česko z časů montovny

Úloha UV-Vis a ICP-OES spektroskopie v metodách recyklace lithium-iontových baterií