Ћир    Lat    Eng
 

Grupa za elektrohemiju i fizičku hemiju materijala

 

OBLAST ISTRAŽIVANJA / NAZIV ISTRAŽIVAČKE GRUPE

Elektrohemija i fizička hemija materijala

KRATAK OPIS ISTRAŽIVANJA

  • Novi elektrodni materijali i elektroliti za alkalno-jonske baterije. Sinteza i karakterizacija katodnih i anodnih materijala za litijum-jon i natrijum-jon baterije, kao i materijala za superkondenzatore, sa stanovišta kulonskog kapaciteta, napona i broja ciklusa punjenja i pražnjenja, koji bi se koristili kako sa organskim, tako i sa vodenim elektrolitima, i u niskotemperaturskim rastopima soli. Metode sinteze obuhvataju sol-gel sintezu, reakcije u čvrstom stanju, hidrotermalnu metodu itd. Strukturna i morfološka karakterizacija dobijenih materijala metodama: difrakcije X-zraka, SEM, ramanske i infracrvene spektroskopija. Za analizu kompozita s različitim vrstama ugljeničnih materijala koristi se i metoda TA. Elektrohemijska ispitivanja elektrodnih materijala i elektrolita obuhvataju cikličnu voltametriju, galvanostatsko cikliranje i impedansnu spektroskopiju.
  • Novi elektrodni materijali za elektrohemijske kondenzatore. Ispitivanje procesa koji su ključni pri skladištenju električne energije unutar materijala izgrađenih od atoma ugljenika sa posebnim akcentom na materijale dobijene sagorevanjem provodnih polimera. Uticaj ugrađivanja heteroatoma unutar ugljeničnih struktura, strukture pora, specifične površine i tipa površinskih grupa na karakteristike ovakvih materijala i procese koji preovladavaju u njima. Istraživanje mogućnosti upotrebe ugljeničnih  materijala u alkalnim gorivnim ćelijama za reakciju redukciju kiseonika. Razvoj ugljeničnih naterijala za primenu u superkondenzatorima koji pre svega podrazumeva ispitivanje uloge površinske hemije i poroznosti u sposobnosti skladištenja naelektrisanja ugljenične površine. Primenom različitih fizičko – hemijskih metoda ispituju se strukturna, morfološka, teksturalna i površinska svojstva sa ciljem da se razume mehanizam procesa konverzije i skladištenja energije.
  • Elektrokataliza u konverziji energije i elektroanalitici. Sinteza i karakterizacija anodnih i katodnih materijala za (a) direktne borhidridne gorivne ćelije (DBGĆ), (b) vodonične gorivne ćelije, (c) elektrolizere vode i d) elektrohemijske senzore. Razvoj materijala za gorivne ćelije usmeren je ka ne-platinskim elektrokatalizatorima ili elektrokatalizatorima sa smanjenim sadržajem platine, kao i ka membranama za alkalne i kisele sredine. Razvoj nosača elektrokatalizatora – ugljeničnih materijala ili kompozita ugljeničnog materijala i oksida prelaznih metala. Različite fizičko-hemijske metode omogućavaju ispitivanje strukturnih, morfoloških i teksturalnih svojstava elektrodnih materijala, dok elektrohemijske metode omogućavaju ispitivanje njihove elektrokatalitičke aktivnosti za anodne i katodne reakcije i njihove stabilnosti u gorivnim ćelijama i elektrolizerima vode. Za primenu materijala za elektrohemijske senzore, ispituje se njihova osetljivost i selektivnost prema određenom analitu.
  • Teorijsko modeliranje novih materijala za konverziju energije. Teorijsko ispitivanje materijala za konverziju energije, uključujući metale, okside i ugljenične materijale, korišćenjem proračuna na bazi teorije funkcionala gustine i Monte Karlo simulacija, sa ciljem uspostavljanja veze između strukture i funkcije materijala i razumevanja opštih trendova reaktivnosti. Poseban akcenat dat je na ispitivanje materijala na bazi grafena za primene u konverziji i skladištenju energije i analizu uticaja funkcionalizacije (oksidacija, supstituciono dopiranje, prisustvo defekata) na performanse ovih sistema kao elektrodnih materijala u metal-jonskim baterijama, gorivnim ćelijama i elektrohemijskim kondenzatorima.
  • Razvoj metoda sol-gel ili sagorevanja gela za sintezu homogenih oksidnih smesa i kompleksnih oksida i njihove redukcije vodonikom u metale, metalne ili metal/oksid kompozite ili legure, interesantne za elektrokatalizu i metalurgiju praha. Termogravimetrijsko ispitivanje kinetike redukcije, određivanje kinetičkih parametara i reakcionih modela i uspostavljanje korelacije između termodinamičko-strukturnih osobina oksida i kinetičkih parametara redukcije. Termogravimetrijsko ispitivanje stabilnosti elektrodnih nanomaterijala u različitim atmosferama.
    Razvoj elektrohemijskih sinteza oksidnih nanoslojeva i kompozita metal-oksid na površini ventilnih metala, njihova fizičkohemijska i elektrohemijska karakterizacija  i ispitivanje elektrokatalitičkih osobina  u reakcijama vodonične i kiseonične elektrode.

ČLANOVI ISTRAŽIVAČKE GRUPE

  • Dr Slavko Mentus, redovni profesor u penziji, redovni član SANU, slavko@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Gordana Ćirić-Marjanović, redovni profesor, gordana@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Nikola Cvjetićanin, redovni profesor, nikola.cvj@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Igor A. Pašti, vanredni profesor, igor@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Biljana Šljukić Paunković, docent, biljka@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Ivana Stojković Simatović, docent, ivana@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Nemanja Gavrilov, docent, gavrilov@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Milica Vujković, viši naučni saradnik, milica.vujkovic@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Jadranka Milikić, naučni saradnik, jadranka@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Ana S. Dobrota, asistent, ana.dobrota@ffh.bg.ac.rs
  • Aleksandar Z. Jovanović, istraživač-pripravnik, a.jovanovic@ffh.bg.ac.rs
  • Dušan Mladenović, istraživač-pripravnik, dusan.mladenovic@ffh.bg.ac.rs
  • Dr Šćepan Miljanić, redovni profesor u penziji, epan@ffh.bg.ac.rs

SPISAK DOSTUPNE ISTRAŽIVAČKE OPREME

Uređaji za termijsku analizu:

  • TG/DTA SDT 2960 TA Instruments, sa masenim spektrometrom Thermostar GSD   301T-
  • TG/DTA  SDT Q600 – TA Instruments

Potenciostati/galvanostati:

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

Uređaj za testiranje baterija:

  • BT-2042  – Arbin

Uređaj za testiranje gorivnih ćelija:

  • Smart2PEM-100Watt PEMFC Test System WonATech

Elektronski mikroskop:

  • SEM-EDX PhenomProX  -Phenom World

Kompjutacioni resursi:

  • AMD radne stanice kapaciteta oko 80,000 CPU core hour mesečno, ~200 GB RAM

SARADNJA I PROJEKTI

Saradnja sa naučnim institucijama u zemlji

  • Centar za nove materijale i nanotehnologije Instituta tehničkih nauka SANU,
  • Institut „Vinča“, Laboratorijom za teorijsku fiziku i fiziku kondenzovane materije
  • Prirodnomatematički fakultet u Novom Sadu, Departman za hemiju i biohemiju
  • SANU

Saradnja sa naučnim institucijama u inostranstvu

  • Univerzitet u Lisabonu, Portugal
  • Kraljevski insitit za tehnologiju (KTH – Royal Institute of Technology), Departman za Nauku i inženjerstvo materijala, Stokholm, Švedksa
  • Univerzitet u Upsali, Departman za fiziku, Švedska
  • Brandenburški tehnički Univerzitet, Nemačka
  • Insitit „Pol Šerer“ (Paul Scherrer Institute, PSI), Švajcarska
  • CEST Kompetenzzentrum für elektrochemische Oberflächentechnologie GmbH, Austrija
  • Kemijski Institut, Ljubljana, Slovenija
  • Univerzitet u Sarajevu, Departman za hemiju, Bosna i Hercegovina

Projekti

  • Projekat „Litijum-jon baterije i gorivne ćelije – istraživanje i razvoj“ finansiran od strane Ministarstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije (III45014), rukovodilac prof. dr Slavko Mentus, redovni član SANU.
  • Projekat „Elektroprovodni i redoks-aktivni polimeri i oligomeri: sinteza, struktura, svojstva i primena“ finansiran od strane Ministarstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije (OI172043), rukovodilac prof. dr. Gordana Ćirić-Marjanović.
  • „DURAPEM – Novel materials for durable proton exchange membrane fuel cells“, NATO Emerging Security Challenges Division, SPS Programme, u saradnji sa National Institute of Chemistry, Slovenija; , rukovodilac prof. dr Slavko Mentus, redovni član SANU.
  • DANUBE REGION projekat „Kompoziti provodnih polimera“ u saradnji sa Polymer Institute of the Slovak Academy of Sciences (Bratislava, Slovačka), Institute of Macromolecular Chemistry AS CR (Prag, Češka) i Kompetenzzentrum Holz GmbH (Wood K Plus) (Linc, Austrija); rukovodilac prof. dr Gordana Ćirić-Marjanović

PUBLIKACIJE

Radovi u međunarodnim naučnim časopisima

  • 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,  Journal 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.

Priznati patenti

  • Litijum-jonska baterija tipa LiMn2O4/H2O, LiNO3/V2O5 sa vodenim elektrolitičkim rastvorom, broj 52226
  • Vodena litijum-jonska baterija tipa Li1.05Cr0.10Mn1.85O4 /LiNO3 /V2O5 sa dodatkom aditiva vinilen karbonata (VC), broj 52909
  • Litijum-jonska baterija  LiMn2O4/H2O, LiNO3/Li1.2V3O8 sa vodenim elektrolitičkim rastvorom, broj 53920
  • Kompozit LiFe0.95V0.05PO4/C kao elektrodni materijal za sekundarne litijum- jonske baterije sa vodenim elektrolitičkim rastvorom, broj 54346.
 
 
 
MENI