ОБЛАСТ ИСТРАЖИВАЊА / НАЗИВ ИСТРАЖИВАЧКЕ ГРУПЕ

Електрохемија и физичка хемија материјала

КРАТАК ОПИС ИСТРАЖИВАЊА

  • Нови електродни материјали и електролити за алкално-јонске батерије. Синтеза и карактеризација катодних и анодних материјала за литијум-јон и натријум-јон батерије, као и материјала за суперкондензаторе, са становишта кулонског капацитета, напона и броја циклуса пуњења и пражњења, који би се користили како са органским, тако и са воденим електролитима, и у нискотемпературским растопима соли. Методе синтезе обухватају сол-гел синтезу, реакције у чврстом стању, хидротермалну методу итд. Структурна и морфолошка карактеризација добијених материјала методама: дифракције X-зрака, СЕМ, раманске и инфрацрвене спектроскопија. За анализу композита с различитим врстама угљеничних материјала користи се и метода ТА. Електрохемијска испитивања електродних материјала и електролита обухватају цикличну волтаметрију, галваностатско циклирање и импедансну спектроскопију.
  • Нови електродни материјали за електрохемијске кондензаторе. Испитивање процеса који су кључни при складиштењу електричне енергије унутар материјала изграђених од атома угљеника са посебним акцентом на материјале добијене сагоревањем проводних полимера. Утицај уграђивања хетероатома унутар угљеничних структура, структуре пора, специфичне површине и типа површинских група на карактеристике оваквих материјала и процесе који преовладавају у њима. Истраживање могућности употребе угљеничних  материјала у алкалним горивним ћелијама за реакцију редукцију кисеоника. Развој угљеничних натеријала за примену у суперкондензаторима који пре свега подразумева испитивање улоге површинске хемије и порозности у способности складиштења наелектрисања угљеничне површине. Применом различитих физичко – хемијских метода испитују се структурна, морфолошка, текстурална и површинска својства са циљем да се разуме механизам процеса конверзије и складиштења енергије.
  • Електрокатализа у конверзији енергије и електроаналитици. Синтеза и карактеризација анодних и катодних материјала за (а) директне борхидридне горивне ћелије (ДБГЋ), (б) водоничне горивне ћелије, (ц) електролизере воде и д) електрохемијске сензоре. Развој материјала за горивне ћелије усмерен је ка не-платинским електрокатализаторима или електрокатализаторима са смањеним садржајем платине, као и ка мембранама за алкалне и киселе средине. Развој носача електрокатализатора – угљеничних материјала или композита угљеничног материјала и оксида прелазних метала. Различите физичко-хемијске методе омогућавају испитивање структурних, морфолошких и текстуралних својстава електродних материјала, док електрохемијске методе омогућавају испитивање њихове електрокаталитичке активности за анодне и катодне реакције и њихове стабилности у горивним ћелијама и електролизерима воде. За примену материјала за електрохемијске сензоре, испитује се њихова осетљивост и селективност према одређеном аналиту.
  • Теоријско моделирање нових материјала за конверзију енергије. Теоријско испитивање материјала за конверзију енергије, укључујући метале, оксиде и угљеничне материјале, коришћењем прорачуна на бази теорије функционала густине и Монте Карло симулација, са циљем успостављања везе између структуре и функције материјала и разумевања општих трендова реактивности. Посебан акценат дат је на испитивање материјала на бази графена за примене у конверзији и складиштењу енергије и анализу утицаја функционализације (оксидација, супституционо допирање, присуство дефеката) на перформансе ових система као електродних материјала у метал-јонским батеријама, горивним ћелијама и електрохемијским кондензаторима.
  • Развој метода сол-гел или сагоревања гела за синтезу хомогених оксидних смеса и комплексних оксида и њихове редукције водоником у метале, металне или метал/оксид композите или легуре, интересантне за електрокатализу и металургију праха. Термогравиметријско испитивање кинетике редукције, одређивање кинетичких параметара и реакционих модела и успостављање корелације између термодинамичко-структурних особина оксида и кинетичких параметара редукције. Термогравиметријско испитивање стабилности електродних наноматеријала у различитим атмосферама.
    Развој електрохемијских синтеза оксидних нанослојева и композита метал-оксид на површини вентилних метала, њихова физичкохемијска и електрохемијска карактеризација  и испитивање електрокаталитичких особина  у реакцијама водоничне и кисеоничне електроде.


ЧЛАНОВИ ИСТРАЖИВАЧКЕ ГРУПЕ

  • Др Славко Ментус, редовни професор у пензији, редовни члан САНУ, slavko@ffh.bg.ac.rs
  • Др Гордана Ћирић-Марјановић, редовни професор, gordana@ffh.bg.ac.rs
  • Др Никола Цвјетићанин, редовни професор, nikola.cvj@ffh.bg.ac.rs
  • Др Игор А. Пашти, ванредни професор, igor@ffh.bg.ac.rс
  • Др Биљана Шљукић Паунковић, доцент, biljka@ffh.bg.ac.rс
  • Др Ивана Стојковић Симатовић, доцент, ivana@ffh.bg.ac.rs
  • Др Немања Гаврилов, доцент, gavrilov@ffh.bg.ac.rs
  • Др Милица Вујковић, виши научни сарадник, milica.vujkovic@ffh.bg.ac.rs
  • Др Јадранка Миликић, научни сарадник, jadranka@ffh.bg.ac.rs
  • Др Ана С. Доброта, асистент, ana.dobrota@ffh.bg.ac.rs
  • Александар З. Јовановић, истраживач-приправник, a.jovanovic@ffh.bg.ac.rs
  • Душан Младеновић, истраживач-приправник, dusan.mladenovic@ffh.bg.ac.rs
  • Др Шћепан Миљанић, редовни професор у пензији, epan@ffh.bg.ac.rs

СПИСАК ДОСТУПНЕ ИСТРАЖИВАЧКЕ ОПРЕМЕ

Урeђajи зa тeрмиjску aнaлизу:

  • TG/DTA SDT 2960 TA Instruments, са масеним спектрометром Thermostar GSD   301T-
  • TG/DTA  SDT Q600 – TA Instruments

Пoтeнциoстaти/гaлвaнoстaти:

  • PCI4/300 -Gamry
  • PAR 273, PAR 273A –Princeton Applied ResearchVertex.OneEIS – Ivium

Уређај за тестирање батерија:

  • BT-2042  – Arbin

Уређај за тестирање горивних ћелија:

  • Smart2PEM-100Watt PEMFC Test System WonATech

Електронски микроскоп:

  • SEM-EDX PhenomProX  -Phenom World

Компјутациони ресурси:

  • AMD радне станице капацитета око 80,000 CPU core hour месечно, ~200 GB RAM

САРАДЊА И ПРОЈЕКТИ

Сарадња са научним институцијама у земљи

  • Центар за нове материјале и нанотехнологије Института техничких наука САНУ,
  • Институт „Винча“, Лабораторијом за теоријску физику и физику кондензоване материје
  • Природноматематички факултет у Новом Саду, Департман за хемију и биохемију
  • САНУ

Сарадња са научним институцијама у иностранству

  • Универзитет у Лисабону, Португал
  • Краљевски инситит за технологију (KTH – Royal Institute of Technology), Департман за Науку и инжењерство материјала, Стокхолм, Шведкса
  • Универзитет у Упсали, Департман за физику, Шведска
  • Бранденбуршки технички Универзитет, Немачка
  • Инситит „Пол Шерер“ (Paul Scherrer Institute, PSI), Швајцарска
  • CEST Kompetenzzentrum für elektrochemische Oberflächentechnologie GmbH, Аустрија
  • Кемијски Институт, Љубљана, Словенија
  • Универзитет у Сарајеву, Департман за хемију, Босна и Херцеговина

Пројекти

  • Пројекат „Литијум-јон батерије и горивне ћелије – истраживање и развој“ финансиран од стране Министарства просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије (ИИИ45014), руководилац проф. др Славко Ментус, редовни члан САНУ.
  • Пројекат „Електропроводни и редокс-активни полимери и олигомери: синтеза, структура, својства и примена“ финансиран од стране Министарства просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије (ОИ172043), руководилац проф. др. Гордана Ћирић-Марјановић.
  • „DURAPEM – Novel materials for durable proton exchange membrane fuel cells“, NATO Emerging Security Challenges Division, SPS Programme, у сарадњи са National Institute of Chemistry, Словенија; , руководилац проф. др Славко Ментус, редовни члан САНУ.
  • DANUBE REGION пројекат „Композити проводних полимера“ у сарадњи са Polymer Institute of the Slovak Academy of Sciences (Братислава, Словачка), Institute of Macromolecular Chemistry AS CR (Праг, Чешка) и Kompetenzzentrum Holz GmbH (Wood K Plus) (Линц, Аустрија); руководилац проф. др Гордана Ћирић-Марјановић

ПУБЛИКАЦИЈЕ

Радови у међународним научним часописима

  • Milica Vasić, Maria Čebela, Igor Pašti, Luis Amaral, Radmila Hercigonja, Diogo M.F. Santos, Biljana Šljukić, Efficient hydrogen evolution electrocatalysis in alkaline medium using Pd-modified zeolite X, Electrochimica Acta 259 (2018) 882-892.

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.11.020

  • Marta Martins, Biljana Šljukić, César A.C. Sequeira, Gülin S. Pozan Soylu, Ayse B. Yurtcan, Gamze Bozkurt, Tansel Sener and D.M.F. Santos, PtNi supported on binary metal oxides: potential bifunctional electrocatalysts for low-temperature fuel cells?, Applied Surface Science 428 (2018) 31-40.

http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.09.132

  • Marta Martins, Biljana Šljukić, Önder Metin, Melike Sevim, Cesar A.C. Sequeira, Tansel Şener, Diogo M.F. Santos, Bimetallic PdM (M = Fe, Ag, Au) alloy nanoparticles assembled on reduced graphene oxide as catalysts for direct borohydride fuel cells, Journal of Alloys and Compounds, 718 (2017) 204-214.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.05.058

  • Biljana Šljukić, Milica Vujković, Luis Amaral, Diogo M. F. Santos, Raquel P. Rocha, César A. C. Sequeira and José Luis Figueiredo, Molybdenum Carbide Nanoparticles on Carbon Nanotubes and Carbon Xerogel: Low-Cost Cathodes for Hydrogen Production by Alkaline Water Electrolysis, ChemSusChem 9(10) (2016) 1200–1208.

http://dx.doi.org/10.1002/cssc.201501651

  • David S.P. Cardoso, Diogo M.F. Santos, Biljana Šljukić, César A.C. Sequeira, Daniel Macciò, Adriana Saccone, Platinum-rare earth cathodes for direct borohydride-peroxide fuel cells, Journal of Power Sources 307 (2016) 251-258.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.12.131

  • Jadranka Milikić, Gordana Ćirić-Marjanović, Slavko Mentus, Diogo M. F. Santos, César A. C. Sequeira, Biljana Šljukić, Pd/c-PANI electrocatalysts for direct borohydride fuel cells, Electrochimica Acta 213 (2016) 298–305.

http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2016.07.109

  • Ivan Stosevski, Jelena Krstic, Jadranka Milikic, Biljana Šljukić, Zorica Kacarevic Popovic, Slavko Mentus, Scepan Miljanic, Radiolitically synthesized nano Ag/C catalysts for oxygen reduction and borohydride oxidation reactions in alkaline media, for potential applications in fuel cells, Energy 101 (2016) 79-90.

http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2016.02.003

  • Diogo M.F. Santos, Tiago F.B. Gomes, Biljana Šljukić, Nuno Sousa, César A. C. Sequeira, Felipe M. L. Figueiredo, Perovskite cathodes for NaBH4/H2O2 direct fuel cells, Electrochimica Acta 178 (2015) 163 – 170.

http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2015.07.145

  • Biljana Šljukić, Milica Vujković, Luis Amaral, Diogo M. F. Santos, Raquel P. Rocha, César A. C. Sequeira and José Luis Figueiredo, Carbon–Supported Mo2C Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction, Journal of Materials Chemistry A 3 (2015) 15505 – 15512.

http://dx.doi.org/ 10.1039/C5TA02346G

  • Darko Micić, Biljana Šljukić, Zoran Zujovic, Jadranka Travas-Sejdic, Gordana Ćirić-Marjanović, Electrocatalytic Activity of Carbonized Nanostructured Polyanilines for Oxidation Reactions: Sensing of Nitrite Ions and Ascorbic Acid, Electrochimica Acta 120 (2014) 147-158.
    http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.12.069
  • M. Vujković, I. Stojković, N. Cvjetićanin, S. Mentus, Gel-combustion synthesis of LiFePO4 composite with improved capacity retention in aerated aqueous electrolyte solution, Electrochimica Acta 92 (2013) 248-256.
  • Milica Vujković, Dragana Jugović, Miodrag Mitrić, Ivana Stojkovic, Nikola Cvjetićanin, Slavko Mentus, The LiFe(1−x)VxPO4/C composite synthesized by gel-combustion method, with improved rate capability and cycle life in aerated aqueous solutions,   Electrochimica Acta 109 (2013) 835-842.
  • Milica Vujković, Ivana Stojković, Miodrag Mitrić, Slavko Mentus, Nikola Cvjetićanin, Hydrothermal synthesis of Li4Ti5O12/C nanostructured composites: Morphology and electrochemical performance, Materials Research Bulletin 48 (2013) 218 – 222
  • M. Vujković, B. Sljukić Paunković, I. Stojković Simatović, M. Mitrić, C.A.C. Sequeira, S. Mentus, Versatile insertion capability of Na1.2V3O8 nanobelts in aqueous electrolyte solutions,  Electrochimica Acta 147 (2014) 167-175.
  • M. Vujković, I. Pašti, I.Stojković Simatović, B. Šljukić, M. Milenković, S. Mentus,  The influence of intercalated ions on cyclic stability of V2O5/graphite composite in aqueous electrolytic solutions: experimental and theoretical approach, Electrochimica Acta 176 (2015) 130-140.
  • Tanja Barudžija, Vladan Kusigerski, Nikola Cvjetićanin, Saša Sorgić, Marija Perović, Miodrag Mitrić, Structural and magnetic properties of hydrothermally synthesized β-MnO2 and α-KxMnO2 nanorods,  Journal of Alloys and Compounds 665 (2016) 261-270
  • Milan Bratić, Dragana Jugović, Miodrag Mitrić, Nikola Cvjetićanin, Insertion of lithium ion in anatase TiO2 nanotube arrays of different morphology, Journal of Alloys and Compounds 712 (2017) 90-96
  • Nebojša Zec, Nikola Cvjetićanin, Marija Bešter-Rogač, Milan Vraneš, Slobodan Gadžurić, Electrochemical Performance of Anatase TiO2 Nanotube Arrays Electrode in Ionic Liquid Based Electrolyte for Lithium Ion Batteries, Journal of Electrochemical Society 164 (2017) H5100-H5107
  • Milan Vraneš, Nikola Cvjetićanin, Snežana Papović, Bojan Šarac, Iztok Prislan, Polona Megušar,Slobodan Gadžurić, Marija Bešter-Rogač, Electrical, electrochemical and thermal properties of the ionic liquid + lactone binary mixtures as the potential electrolytes for lithium-ion batteries, Journal of Molecular Liquids 243 (2017) 52-60
  • S. Papović, N. Cvjetićanin, Slobodan Gadžurić, M. Bešter-Rogač and M. Vraneš, Physicochemical and electrochemical characterisation of imidazolium based IL + GBL mixtures as electrolytes for lithium-ion batteries, Physical Chemistry Chemical Physics 19 (2017) 28139-28152
  • Jelena Senćanski, Danica Bajuk-Bogdanović, Divna Majstorović, Elena Tchernychova, Jelena Papan, Milica Vujković, The synthesis of Li(Co-Mn-Ni)O2 cathode material from spent-Li ion batteries and the proof of its functionality in aqeuous lithium and sodium electrolytic solutions,  Jоurnal of Power Sources 342 (2017) 690-703.
  • M. Vujković, S. Mentus, Potentiodynamic and galvanostatic testing of NaFe0,95V0,05PO4/C composite in aqueous NaNO3 solution, and the properties of aqeuous Na1,2V3O8/NaNO3/ NaFe0,95V0,05PO4/C battery, Journal of Power Sources, 325 (2016) 185-193.
  • Milica Vujković, Miodrag Mitrić, Savko Mentus, High-rate intercalation capability of NaTi2(PO4)3/C, Journal of Power Sources, 288 (2015) 176-186.
  • Milica Vujković, Slavko Mentus, Fast sodiation/desodiation reactions of electrochemically delithiated olivine LiFePO4 in aerated aqueous NaNO3 solution, Journal of Power Sources, 247 (2014) 184-188.
  • Milica Vujković, Nemanja Gavrilov, Igor Pašti, Jugoslav Krstić, Jadranka Travas-Sejdić, Gordana Ćirić Marjanović, Slavko Mentus, Superior capacitive and electrocatalytic  properties of carbonized nanostructured polyaniline upon a low-temperature hydrothermal treatment, Carbon, 64 (2013) 472-486.
  • Ana S. Dobrota, Igor A. Pašti, Natalia V. Skorodumova, Oxidized graphene as an electrode material for rechargeable metal-ion batteries–a DFT point of view, Electrochimica Acta, 176 (2015) 1092-1099.
  • Debabrata Chanda, Jaromír Hnát, Ana S. Dobrota, Igor A. Pašti, Martin Paidar, Karel Bouzek, The effect of surface modification by reduced graphene oxide on the electrocatalytic activity of nickel towards the hydrogen evolution reaction, Physical Chemistry Chemical Physics 17 (2015) 26864-26874.
  • Igor A. Pašti, Nemanja M. Gavrilov, Ana S. Dobrota, Milan Momčilović, Marija Stojmenović, Angel Topalov, Dalibor M. Stanković, Biljana Babić, Gordana Ćirić-Marjanović, Slavko V. Mentus, The effects of a low-level boron, phosphorus, and nitrogen doping on the oxygen reduction activity of ordered mesoporous arbons, Electrocatalysis 6 (2015) 498-511.
  • Ana S. Dobrota, Igor A. Pašti, Slavko V. Mentus, Natalia V. Skorodumova, A general view on the reactivity of the oxygen-functionalized graphene basal plane, Physical Chemistry Chemical Physics 18 (2016) 6580-6586.
  • Sanjin Gutić, Ana S. Dobrota, Nemanja Gavrilov, Miloš Baljozović, Igor A. Pašti, Slavko V. Mentus, Surface charge storage properties of selected graphene samples in pH-neutral aqueous solutions of alkali metal chlorides-particularities and universalities, International Journal of Electrochemical Sciences 11 (2016) 8662-8682.
  • Ana S. Dobrota, Sanjin Gutić, Ana Kalijadis, Miloš Baljozović, Slavko V. Mentus, Natalia V. Skorodumova, Igor A. Pašti, Stabilization of alkali metal ions interaction with OH-functionalized graphene via clustering of OH groups – implications in charge storage applications, RSC Advances 6 (2016) 57910-57919.
  • Sanjin J. Gutić, Ana S. Dobrota, Mikael Leetmaa, Natalia V. Skorodumova, Slavko V. Mentus, Igor A. Pašti, Improved catalysts for hydrogen evolution reaction in alkaline solutions through the electrochemical formation of nickel-reduced graphene oxide interface, Physical Chemistry Chemical Physics 19 (2017) 13281-13293.
  • Ana S. Dobrota, Igor A. Pašti, Slavko V. Mentus, Natalia V. Skorodumova, A DFT study of the interplay between dopants and oxygen functional groups over the graphene basal plane – implications in energy-related applications, Physical Chemistry Chemical Physics 19 (2017) 8530-8540.
  • Ana S. Dobrota, Igor A. Pašti, Slavko V. Mentus, Börje Johansson, Natalia V. Skorodumova, Functionalized graphene for sodium battery applications: the DFT insights, Electrochimica Acta 250 (2017) 185–195.

Признати патенти

  • Литијум-јонска батерија типа LiMn2O4/H2O, LiNO3/V2O5 са воденим електролитичким раствором, број 52226
  • Водена литијум-јонска батерија типа Li1.05Cr0.10Mn1.85O4 /LiNO3 /V2O5 са додатком адитива винилен карбоната (VC), број 52909
  • Литијум-јонска батерија  LiMn2O4/H2O, LiNO3/Li1.2V3O8 са воденим електролитичким раствором, број 53920
  • Композит LiFe0.95V0.05PO4/C као електродни материјал за секундарне литијум- јонске батерије са воденим електролитичким раствором, број 54346.
 
 
 
SerbiaEnglish