BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA Módosított széngélek és alkalmazási lehetőségeik Tézisfüzet Szerző: Nagy Balázs Témavezető: László Krisztina 2017
1. Bevezetés A széngélek a pórusos szenek egy új, különleges tulajdonságokkal bíró családját alkotják. Előállításuk valamilyen alkalmas polimergél elszenesítésével történik. Az első széngél prekurzort 1989-ben R.W. Pekala állította elő 1, azóta a széngélekkel kapcsolatos kutatások töretlenül nő (1. ábra). Pekalát követve leggyakrabban a szol-gél technikát alkalmazva rezorcinból és formaldehidből állítják őket elő, de ma már ismertek egyéb előállítási módszerek is. Megjelent cikkek száma (db) 350 300 250 200 150 100 50 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Hivatkozások száma (db) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 a 1. ábra: Az elmúlt 20 évben carbon aerogel keresőszó alatt talált folyóirat közlemények (a) és hivatkozások száma (b) (Web of Science nyilvántartása alapján 2017. 03. 24.) b 2. ábra: A széngélek széleskörű felhasználási lehetőségei 2 A nagy tudományos érdeklődést különleges tulajdonságaiknak, és az ebből fakadó széleskörű alkalmazási lehetőségeiknek köszönhetik (2. ábra). Pórustérfogatuk és fajlagos felületük nagy, így jó hőszigetelők, de a szénmátrixnak köszönhetően elektromosan vezetők. E tulajdonságuknak köszönhetően számos elektrokémiai területen nyerhetnek teret maguknak, például szuperkondenzátorokban, lítium-ion 1 R.W. Pekala J. Mat. Sci. 24 (1989) 3221-3227 2 Czakkel Orsolya doktori értekezés, BME, 2009 2
akkumulátorokban, üzemanyagcellák katód elektród katalizátoraként, illetve elektrokémiai víztisztítási rendszerekben. Pórusszerkezetük az előállításuk során hangolható, így a kívánt alkalmazásnak legmegfelelőbb morfológiában előre tervezetten gyárthatók. Hierarchikus pórusszerkezettel rendelkeznek (egyaránt tartalmaznak hálózatot alkotó összefüggő szűkebb és tágabb, mikro-, mezo- és makropórusokat), emiatt egyaránt használhatók gáztárolásra, katalizátor hordozóként, vagy éppen makromolekulák (pl. fehérjék) megkötésére. További előnyük hogy az infravörös tartományba eső sugárzást nagymértékben elnyelik, így használhatóak akár napelem panelekben is. Mindezeken túl manapság egyike a legalkalmasabb gáz adszorbenseknek. A szol-gél technológiának köszönhetően az aerogélek (és így a széngélek is) tetszőleges geometriájú monolitként vagy akár mikrogömbök formájában egyaránt előállíthatók, amely nagyban bővíti az alkalmazási lehetőségeiket. Pekalát követve a széngélek a mai napig leggyakoribb prekurzorai rezorcinból és formaldehidből előállított pórusos polimer gélek. A 3. ábrán a leggyakoribb szintézisutat mutatom be. 3. ábra: Rezorcin-formaldehid alapú széngélek előállításának általános folyamata A szol-gél technika egy további előnye, hogy segítségével könnyen, az előállítás bármely lépésében juttathatunk heteroatomokat (pl. nitrogén, kén, foszfor, átmeneti fémionok, stb.) a széngélek szerkezetébe, amellyel tulajdonságaik tovább javíthatók. Célom a széngélek olyan nem konvencionális pórushangolási lehetőségeinek feltárása volt, amelyekkel a morfológia hangolásán túl egyidejűleg funkcionális szén aerogélek nyerhetők. A hangolást a szintézis különböző lépéseiben (polimerizáció során, száraz polimer aerogélen ill. szén aerogélen) tervezem. A különböző módokon hangolt széngéleken általános jellemzésükön túl célom az adott módon átalakított szén aerogélek alkalmazási lehetőségeinek feltárása. Megfelelő szintézis-körülményeket alkalmazva nagy mezopórus hányaddal rendelkező széngélek állíthatók elő. Bár ezen anyagok fajlagos felülete akár jóval a kereskedelemben is hozzáférhető mikro-pórusos szeneké alatt van, a tág pórusszerkezet számos alkalmazás szempontjából előnyös, így nagyméretű molekulák megkötésére, vagy áramló közegben történő alkalmazásra. 3
Az enzimkészítmények előállításánál pl. az egyik legrégebben alkalmazott módszer az adszorpciós rögzítés. Munkám során több szempontból kívánom vizsgálni globuláris fehérjék adszorpciós tulajdonságait mezopórusos szén aerogélen. Egyrészről feltárandó az enzimhordozókénti alkalmazásának, másrészről a mezopórusos szorbensek biológiai minták szempontjából releváns jellemzésének lehetőségét. A szenek szerkezetébe juttatott nitrogén már kis mennyiségben is kedvezően befolyásolja a szenek tulajdonságait. A nitrogén bizonyítottan növeli pl. a szenek aktivitását az oxigén redukciós reakcióban (ORR) 3, amely a protoncseremembrános üzemanyagcellák katódreakciója. Munkám során rezorcin-melamin-formaldehid alapú szén aerogéleket állítok elő, morfológiájukat és/vagy a nitrogéntartalmat a rezorcin/melamin arány változtatásával tervezem hangolni. Vizsgálom az így előállított nitrogén tartalmú szén aerogélek ORR aktivitását. Nagy fajlagos felületű szorbenseket elterjedten használnak katalizátorhordozóként. A mezopórusos szén aerogél előnye ilyen alkalmazásokban, hogy tág pórusai kedvezően befolyásolják a fluid fázisok mobilitását. A szén aerogélek szerkezetébe fémeket juttatva, tervezett morfológiájú szénhordozós fémkatalizátorhoz juthatunk. A fém bevitelére az előállítás során számos lehetőség kínálkozik. Munkám során molibdén tartalmú széngélek előállításán keresztül vizsgálok két kézenfekvő fémbeviteli módszert (a prekurzor oldatba kevert fémionok ill. a prekurzor polimer aerogél impregnálása). Vizsgálom a kétfajta úton előállított és széleskörűen jellemzett molibdén tartalmú szén aerogélek katalitikus aktivitását. Modellként a biomassza reduktív átalakítását használom. Vizsgálni tervezem egy új, eddig nem alkalmazott fémbeviteli módszer lehetőségét is. A polimerizáció során bevitt fémek esetén gyakori probléma, hogy a bevitt fém ionjai zavarják a polimerizációs reakciót. A fémsót az irodalomban gyakran alkalmazottól eltérően nem a prekurzor oldathoz, hanem a gélesedés során adom a képződő polimer hidrogélhez. Az optimális körülmények meghatározásának elősegítésére az előgélesítési időnek a kialakuló gélszerkezetre gyakorolt hatásával foglalkozom. 2. Kísérleti rész Mintáim jellemzésére különböző fizikai-kémiai módszereket alkalmaztam. A morfológiát mikroszkópiás módszerekkel (SEM, TEM), alacsony hőmérsékletű nitrogéngőz adszorpcióval, szén-dioxid adszorpcióval, kis- és nagyszögű 3 D. Guo, R. Shibuya, C. Akiba, S. Saji, T. Kondo, J. Nakamura, Science 351 (2016) 361 365. 4
röntgenszórással (SAXS, WAXS) vizsgáltam. A felületkémia és kémiai összetétel jellemzésére röntgengerjesztéses fotoelektron spektroszkópiát (XPS), vízgőz adszorpciót, mikro elemanalízist, energiadiszperzív röntgen analízist (EDX) alkalmaztam. A molibdén kristályfázitász röntgen- és elektrondiffrakcióval (XRD, SAED) tanulmányoztam. A molibdén tartalmú széngélek katalitikus aktivitását ecetsav hidrokonveziós reakciójában vizsgáltam. A nitrogén tartalmú szén aerogélek elektrokémiai viselkedését ciklikus voltammetriával (CV) jellemeztem. 3. Eredmények 3.1 Fehérje adszorpciója mezopórusos szén aerogélen [1] Fehérjék szénfelületen történő adszorpciójának vizsgálatához nagy mezopórus térfogattal rendelkező szén aerogélt állítottam elő. Két eltérő méretű (M = 6,5 és 66,4 kda) globuláris fehérje, az aprotinin és a borjú szérum albumin (BSA) adszorpcióját tanulmányoztam. A kisebb méretű aprotinin molekula nagyobb mértékben és erősebben képes megkötődni a szén aerogél felületén, mert méretéből adódóan a szénfelület nagyobb részéhez fér hozzá (4. ábra). Adszorbeált BSA (g/g) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 a m m K C BSA (g/l) 0,88 g/g 1,33 L/g R 2 0,985 4. ábra: BSA (a) és aprotinin (b) adszorpciója vizes oldatából szén aerogélen, 20 C. A folytonos vonalak a mért adszorpciós pontokra illesztett Langmuir modell izotermát mutatják. A táblázatokban a Langmuir illesztés paraméterei találhatók A BSA-szén aerogél rendszert részletesebben is vizsgáltam. Megállapítottam, hogy a fehérje kötődése gyakorlatilag irreverzibilis. Az adszorbeált BSA-t tartalmazó széngélek morfológiáját szárítás után nitrogéngőz adszorpióval vizsgáltam. Ennek alapján a BSA egyaránt adszorbeálódik a mezopórusokban, (blokkolva ezzel a mikropórusok hozzáférhetőségét, az 5.a ábrán látható módon a BSA tartalom növelésével a mikropórusok térfogata drasztikusan lecsökken) és a makropórusokban szűkítve azok méretét. Ezen megállapítások megerősítik a korábban SANS mérésekből, nedves állapotban meghatározott szénen belüli fehérje eloszlást (5.b ábra). 5 Adszorbeált aprotinin (g/g) 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 m m 1,34 g/g K 2,9 L/g R 2 0,861 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 C aprotinin (g/l) b
dv(d) (cm 3 /nm/g) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 RF-carb 2 g/l 4 g/l 6 g/l 8 g/l 10 g/l C BSA eloszlás (mg/ml) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1 10 Pórusszélesség (nm) a 5 ábra: Különböző mennyiségű BSA-t tartalmazó RF-carb minták differenciális pórusméret eloszlás görbéi, (QSDFT modell, hengeres és rés alakú pórusalakot feltételezve) (a) és a BSA szén aerogélen belüli koncentráció eloszlása a pórusméret függvényében (b) (SANS mérésből). Vizsgálataim alapján kijelenthető, hogy a nagyméretű fehérjék adszorpciójánál az alkalmazott szorbens pórusméret eloszlása és a fehérje számára hozzáférhető felület a meghatározó. A gáz adszorpciós, leggyakrabban BET modellel számított látszólagos felület a pórusméret eloszlás ismerete nélkül nem szolgáltat elegendő támpontot az optimális szorbens kiválasztásához. 3.2 Nitrogén tartalmú szén aerogélek [2] Sikeresen állítottam elő melamin-rezorcin-formaldehid alapú, nitrogén tartalmú szén aerogéleket 0-4 m/m% közötti nitrogén tartalommal. A reakció során a melamin sztöchiometrikusan épül be a mátrixba (6. ábra). 0,0 1 10 100 1000 Pórusszélesség (nm) b 30 Prekurzor N tartalom (m/m%) 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 Elméleti N tartalom (m/m%) 6. ábra: Az MRF polimer aerogél nitrogén tartalma a reakcióegyenlet alapján várt nitrogén tartalom függvényében. A szaggatott vonal az y = x pontokat mutatja. A melamin arányának növelése egyre tömörebb szerkezetű szeneket eredményez, ezzel együtt csökkenti a fajlagos felületet és a gázadszorpcióval mérhető teljes pórustérfogatot. Mintáim nemcsak komplex porozitással, de komplex felületkémiával is rendelkeznek, oxigén és nitrogén heteroatomot egyaránt tartalmaznak. Mind az oxigén mind a nitrogén nagyobb koncentrációban található a tömbfázisban, mint a felületen. Az M/R arány 6
növelése nemcsak a nitrogén, de az oxigén mennyiségét is növeli. Heteroatom tartalom (m/m%) 15 10 5 felületi N felületi O tömbfázisbeli N tömbfázisbeli O 0 0 20 40 60 80 100 M/R arány 7. ábra: Az M/R arány hatása az MRF széngélek heteroatom tartalmára. A szimbólumok mért értékek, a vonalak csak a trendet mutatják. Mind az O1s, mind az N1s XPS spektrum több kötésállapotra bontható. A nitrogén túlnyomórészt piridines (N-6) formában és a poliaromás gyűrűbe beépülve (N-Q) található. Az oxigén egyes és kettős kötésekkel kapcsolódik szén atomokhoz. Habár a felületi funkciós csoportok miatt a felület hidrofilebbé válik, a pórusok hozzáférhetősége a vízmolekulák számára limitált, mivel a pórusok szájánál erősen megkötődő vízmolekulák blokkolják a pórusok bejáratát. A nitrogén heteroatomok előnyösen befolyásolják a szenek szorpciós, katalitikus, stb. tulajdonságait. Ezért teszteltem a minták elektrokatalitikus viselkedését. Ciklikus voltammetriás módszerrel vizsgáltam a nitrogén jelenlétének és koncentrációjának hatását. A nitrogéntartalom növelése monoton növeli az oxigén redukció kezdeti potenciálját. Közel lineáris összefüggést találtam a tömbfázisbeli nitrogéntartalom és a BET felületre normált katódos csereáram sűrűség között (8. ábra), ami azt mutatja, hogy a nitrogén hozzáférhetőségének fontos szerepe van az elektrokémiai folyamatokban. 1,5 30 I/S geom (0.05V) (ma/cm 2 ) 1,0 0,5 R 2 = 0.59 I/S BET (ma/m 2 ) 25 20 15 10 5 R 2 = 0,90 0,0 0 1 2 3 4 5 N tartalom (m/m%) a 0 0 1 2 3 4 5 N tartalom (m/m%) 8. ábra: A katódos áramsűrűségek (a CV görbékről 0,05 vs. RHE potenciálnál leolvasott értékek) a forgókorong elektród felületére normálva (a) és a felvitt szén felületére normálva (b) a tömbfázisbeli nitrogén tartalom függvényében 7 b
3.3 Molibdén tartalmú szén aerogélek a fém beviteli módszerek vizsgálata [3] A szén aerogélek gyakran alkalmazott katalizátor hordozók, részben a szol-gél szintézis adta módosítási lehetőségek széles tárháza, részben a laza, nyitott pórusszerkezet miatt. A fémtartalmú szén aerogélek előállításának két gyakran alkalmazott módját molibdén tartalmú szén aerogélek előállításán keresztül vizsgáltam: i) a molibdén sóját hűtés közben a kiindulási oldatba keverve (visszaszorítva a polimolibdénsav képződést) (MoRF) és ii) a polimer aerogélt molibdén só oldatával impregnálva (RFMo). Mindkét módszerrel sikeresen állítottam elő molibdén tartalmú szén aerogél monolitokat. Az alkalmazott szintézisút nagyban befolyásolta a kialakuló széngél morfológiáját. Mindkét molibdén tartalmú minta szerkezete jelentősen különbözik a molibdén mentes referencia mintáétól és egymástól is. A karbonizálás során a mikropórus térfogat és a fajlagos felület nagymértékben növekszik, de a pórusméret eloszlás a szélesebb pórusok tartományában változatlan marad (9. ábra), amint ezt a kutatócsoportban rezorcin formaldehid géleken korábban is megfigyelték. A prekurzor polimer szerkezete tehát a molibdén jelenlétében is meghatározza a belőle készített széngél pórusszerkezetét. 0,10 0,08 RF MoRF RFMo 0,10 0,08 RF-carb MoRF-carb RFMo-carb dv (d) (cm 3 /g) 0,06 0,04 0,02 dv (d) (cm 3 /g) 0,06 0,04 0,02 0,00 1 10 100 a 9. ábra: A molibdén tartalmú polimer (a) és szén (b) aerogélek BJH modellel azámított pórusméret eloszlása a mezopórus mérettartományban (deszorpciós ág) A két fémion beviteli eljárás különböző mennyiségű és diszperzitású beépült molibdént eredményezett. Az utólagos impregnálással több, és nagyobb diszperzitású molibdén tartalom érhető el. Mindkét esetben a molibdén a tömbfázisban részlegesen redukálódik a karbonizálás során, molibdén karbid keletkezik. Az impregnálással előállított minta esetében α-mo2c és η-mo2c3 képződik, a MoRF-carb esetében csupán α-mo2c fázis volt kimutatható (10. ábra). A molibdén kémiai formája a felületen ettől eltér, mert a karbonizálás során keletkező reduktív gázok tartózkodási ideje a felületen és a pórusokban eltérő. Pórusátmérő (nm) 8 0,00 1 10 100 Pórusátmérő (nm) b
Intenzitás 10. ábra: A molibdén tartalmú széngélek por röntgen diffraktogrammjai. Az α és az η szibólumok a α-mo2c és η Mo2C3 fázishoz tartozó csúcsokat jelölik. A molibdén tartalmú minták katalitikus aktivitását ecetsav hidrokonverziójában vizsgáltam. Megjegyzendő, hogy a molibdén katalizátor a polimerelektrolit membrános üzemanyagcellák katódon lejátszódó oxigénredukciós folyamatokban is előnyös lehet, mert csökkentheti a Pt igényt. A molibdén mentes és az alacsonyabb molibdén tartalmú minta katalitikus aktivitása közötti különbség ugrásszerű, a molibdén tartalom növelésének hatása mérsékeltebb. A legnagyobb konverzió és legkedvezőbb termékösszetétel a legtöbb és jobban eloszlatott molibdént tartalmazó, impregnálásal nyert minta esetén figyelhető meg. Ez valószínűleg a magasabb molibdén tartalom mellett a kedvezőbb pórusszerkezetnek, a molibdén finomabb eloszlásának és kedvezőbb kémiai formájának tudható be. 3.4 Új molibdén beviteli módszer vizsgálata [4] Vizsgáltam a fém tartalmú széngélek előállításának egy új lehetőségét. Sok esetben ugyanis az alkalmazni kívánt fémionok kedvezőtlenül hatnak a gélszintézis során a polikondenzációs reakcióra. A kísérleteket az iniciálta, hogy a heptamolibdenát só a rezorcin-formaldehid prekurzor oldatba polimolibdénsav formájában kicsapódott és megakadályozta 3D gélszerkezet kialakulását. Ezt a zavaró hatást sikeresen kiküszöböltem oly módon, hogy a fémsó vizes oldatát nem a szintézis legelején adtam a rendszerhez, hanem részlegesen már előgélesített szolokhoz kevertem. Az előgélesítési idő alapján három szakaszt különböztettem meg: i) rövid előgélesítési idő alatt csapadék, ii) közepes előgélesítési idő esetén alacsony porozitású gél, iii) hosszú előgélesítési idő után mezopórusos gél képződik. Az előgélesítési idő változtatás alkalmasnak bizonyult mezopórusos polimer gélek (és így feltehetően a belőlük előállítható széngélek) morfológiai tulajdonságának (fajlagos felület, pórustérfogat, pórusméret eloszlás) hangolására. Pozíció (2θ, ) 9
4. Tézisek 1. Eltérő méretű globuláris fehérjemolekulák adszorpciójának vizsgálata alapján bemutattam, hogy a gázadszorpcióval meghatározott fajlagos felület önmagában nem alkalmas az adszorpciós kapacitás becslésére. Az adszorbeált BSA-t tartalmazó széngélek vizes közegű (SANS) és száraz állapotú (gáz adszorpció) vizsgálatával igazoltam, hogy a fehérjék csak a szélesebb pórusokban képesek megkötődni, ezért igen fontos a szorbens pórusméret eloszlása, mert a makromolekula csak a számára hozzáférhető felületen képes megkötődni [1] 2. Rezorcin, melamin és formaldehid vizes oldatából szol-gél reakcióval nitrogéntartalmú szén aerogéleket állítottam elő. Megállapítottam, hogy a melamin/rezorcin arány változtatása alkalmas a szén aerogél morfológiájának és heteroatomtartalmának hangolására. A nitrogén háromfajta kémiai formában épül be a szénmátrixba és koncentrációja a tömbfázisban és a felületen eltérő [2] 3. A vizsgált nitrogéntartalmú széngélek elektrokatalitikus aktivitását oxigén redukciós reakcióban vizsgálva az elektród felületére normált katódos csereáramsűrűséggel jellemeztem. Megállapítottam, hogy ez a minta teljes nitrogéntartalmával arányos, nem tüntethető ki a nitrogénnek egyik azonosított kémiai formája sem. A mért katalitikus aktivitás szempontjából azonban nemcsak a nitrogéntartalom, de a nitrogén hozzáférhetősége is alapvető fontosságú [2]. 4. Bemutattam, hogy a fémmentes polimergéleknél tapasztaltakhoz hasonlóan, a molibdéntartalmú polimergélek esetében is a karbonizálás során a fajlagos felület és a mikropórus térfogat növekszik, de a pórusméret eloszlás a mezopórusok esetén változatlan marad [3]. 5. Megállapítottam, hogy a szén hordozóra felvitt molibdén reduktív gáz atmoszféra alkalmazása nélkül is karbiddá alakul. A felületen képződő molibdén vegyületek eltérőek a tömbfázisban találhatóktól [3]. 6. Új módszert dolgoztam ki molibdéntartalmú pórusos rezorcin-formaldehid gélek előállítására. A molibdénsót a részlegesen már gélesített szolokhoz keverve sikeresen állítottam elő mezopórusos polimer xerogéleket, melyek morfológiája az előgélesítés idejének megválasztásával hangolható [4]. 10
5. Alkalmazási lehetőségek A BSA az alkalmazott szén aerogél felületén gyakorlatilag irreverzíbilisen kötődött meg, ez arra utal, hogy megfelelő ph körülmények között a szén aerogél enzimkatalizátor hordozójaként előnyösen alkalmazható. A fehérje által blokkolt mikropórusok akár tápanyagtárolásra is alkalmasak. Az előállított nitrogén tartalmú szén aerogélek katalitikusan aktívnak bizonyultak oxigén redukciós reakcióban. Így alkalmazhatók elektrokémiai katalizátorként például protoncseremembrános tüzelőanyagcellákban vagy mikrobiológiai tüzelőanyag cellákban. A fém tartalmú szén aerogélek nagy fajlagos felületüknek, és aktív fémtartalmuknak köszönhetően számos reakcióban alkalmazhatók katalizátorként. Az általam előállított molibdén tartalmú minták molibdén karbidot tartalmaznak, amely számos tulajdonságában hasonlít a platina csoport fémeihez (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), így mintáim alkalmasak lehetnek nemesfém katalizálta reakciókban a nemesfémek kiváltására. 11
6. Közlemények IF: hatástényező; IC: független hivatkozások száma A dolgozat alapjául szolgáló közlemények 1. Balázs Nagy, Ajna Tóth, Irina Savina, Sergey Mikhalovsky, Lyuba Mikhalovska, Erik Geissler, Krisztina László: Double probe approach to protein adsorption on porous carbon surfaces Carbon 112, 2017, 103-112; IF (2015): 6,198; IC: 1 2. Balázs Nagy, Silvia Villar-Rodil, Juan M. D. Tascón, István Bakos, Krisztina László: Nitrogen doped mesoporous carbon aerogels and implications for electrocatalytic oxygen reduction reactions Microporous and Mesoporous Materials 230, 2016, 135-144; IF (2015): 3,349; IC:4 3. Balázs Nagy, Dániel Ábrahám, Gábor Dobos, János Madarász, György Onyestyák, György Sáfrán, Erik Geissler, Krisztina László: Molybdenum doped carbon aerogels with catalityc potential Carbon 66, 2014, 210-218; IF (2014): 6,196; IC: 3 4. Balázs Nagy, Orsolya Czakkel, Krisztina László: Novel synthesis route of metal doped resorcinol-formaldehyde polymer xerogels with tuned porosity Microporous and Mesoporous Materials 185, 2014,66-71; IF (2014): 3,453; IC: 2 Egyéb közlemények 1. Gábor Tardy, Bálint Lóránt, Máté Lóka, Balázs Nagy, Krisztina László: Enhancing substrate utilization and power production of a microbial fuel cell with nitrogen-doped carbon aerogel as cathode catalyst. Biotechnol Lett. 39, 2017, 1-7; IF: 1,639, IC:0 2. Balázs Nagy, Ajna Tóth, Irina Savina, Sergey Mikhalovsky, Lyuba Mikhalovska, Isabelle Grillo, Erik Geissler, Krisztina László: Small angle neutron scattering study of globular proteins confined in porous carbons Carbon 106, 2016, 142-151; IF (2015): 6,198; IC: 1 3. Emanuel Bahn, Orsolya Czakkel, Balázs Nagy, Krisztina László, Silvia Villar-Rodil, JuanM. D. Tascón, Franz Demmel, MarkT. F. Telling, Peter Fouquet: Diffusion of molecular hydrogen in carbon aerogel Carbon 98, 2016, 572-581; IF (2014): 6,196; IC: 2 4. Ágnes Magyar, Balázs Nagy, Zoltán Hell: Tetrahydropyranylation of Alcohols in the Presence of a Slightly Basic, Heterogeneous Titanium Catalyst Catalysis Letters 145, 2015, 1876 1879; IF (2014): 2,307; IC :0 5. Dániel Ábrahám, Balázs Nagy, Gábor Dobos, János Madarász, György Onyestyák, N. V. Trenikhin, Krisztina László Hydroconversion of acetic acid by carbon aerogel supported molybdenum carbide catalyst Microporous and Mesoporous Materials 190, 2014, 46-53; IF (2014): 3,453; IC: 3 6. Orsolya Czakkel, Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László: In-situ investigation of the structural changes of resorcinol-formaldehyde polymer gels during CO2-drying J. Supercritical Fluids 75, 2013, 112-119; IF (2013): 2,571; IC: 5 12
7. Orsolya Czakkel, Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László: Effect of molybdenum on the structure formation of resorcinol formaldehyde hydrogel studied by coherent X-Ray scattering J. Chem. Phys. 136 (23), 2012, 234907; IF (2012): 3,164; IC: 3 8. Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László: Mesoporous carbon aerogels tailored by room temperature ionic liquids Carbon2016 International Carbon Conference (State College, USA), 2014. 07. 10-15. Bővített absztrakt: 5 oldal. 9. Balázs Nagy, Laura P. Nichele, Dávid Srankó, Zoltán Hell, János Madarász, Krisztina László: Effect of carbon surface chemistry on the Cu 2+ + benzene-1,3,5-tricarboxylic acid reaction Carbon2016 International Carbon Conference (State College, USA), 2014. 07. 10-15. Bővített absztrakt: 4 oldal. 10. Balázs Nagy, Kristóf Gazda, Krisztina László: Nitrogen containing carbon aerogels based on resorcinol-melamine-formaldehyde hydrogels. Carbon2014 International Carbon Conference (Jeju, Korea), 2014. 06. 29-07. 04. Bővített absztrakt: 4 oldal 11. Balázs Nagy, Dániel Ábrahám, Gábor Dobos, György Onyestyák, János Madarász, György Sáfrán, Erik Geissler, Krisztina László: Molybdenum doped carbon aerogels with catalityc activity Carbon2013 International Carbon Conference (Rio de Janieiro, Brazília), 2013. 07. 14-19. Bővített absztrakt: 4 oldal 12. Balázs Nagy, János Madarász, Erik Geissler, Krisztina László: Molybdenum-containing RF and carbon aerogels. Carbon2011 International Carbon Conference (Shanghai, Kína), 2011. 07. 24-29. Bővített absztrakt: 4 oldal Konferencirészvétel Előadások 1. Balázs Nagy, Ajna Tóth, Irina Savina, Sergey Mikhalovsky, Lyuba Mikhalovska, Erik Geissler, Krisztina László Removal of spherical proteins by porous carbons ABIOG workshop (Budapest, Hungary) 2016. 12. 7-9. 2. Kéri Mónika, Nyúl Dávid, Balázs Nagy, Bányai István, Krisztina László: Szén aerogél/víz határfelületek jellemzése NMR technikákkal MTA Kolloid Munkabizottsági ülés 2016. 06. 02-03. 3. Balázs Nagy, Ajna Tóth, Irina Savina, Sergey Mikhalovsky, Lyuba Mikhalovska, Erik Geissler, Isabelle Grillo, Krisztina László Proteins Confined in High Surface Area Carbons. A SANS and Low Temperature N2 Adsorption Approach Characterization of Porous Materials: From Angstroms to Millimeter, CPM 7 (Delray Beach, Florida, USA), 2017.05.3-6. 4. Krisztina László, Czakkel Orsolya, Balázs Nagy, Erik Geissler Resorcinol formaldehyde gels for advanced carbon materials. Modern Problems of Chemistry and Physics of Surface (Kijev, Ukrajna), 2010.05.18-21. 13
5. Balázs Nagy, Kristóf Gazda, Krisztina László Nitrogén tartalmú mezopórusos szén aerogélek Oláh György Doktori Konferencia (Budapest, Magyarország), 2015. 02. 05. 6. Balázs Nagy, Dániel Ábrahám, Krisztina László Széngél hordozós molibdén katalizátor biomassza hidrokonverziójára Fiatal Kutatók Fóruma (Budapest, Magyarország), 2014.11.28. 7. Czakkel Orsolya, Balázs Nagy, Geissler Erik, Krisztina László Rezorcin-formaldehid gélek szuperkritikus CO2-dal történő szárításának in situ vizsgálata SFE konf. 12 (Budapest, Magyarország), 2017.05.24. 8. Balázs Nagy, Onyestyák György, Sáfrán György, Krisztina László Széngél hordozós molibdén karbid katalizátorok előállítása 6th Conference on Albert Szent-Györgyi (Budapest, Magyarország), 2017.03.30. Poszterek 1. Balázs Nagy, Silvia Villar-Rodil, Juan MD. Tascon, István Bakos, Krisztina László Nitrogen doped mesoporous carbon aerogels and implications for electrocatalyic oxygen reduction International Conference on Diamond and Carbon Materials 2016 (Montpellier, Franciaország), 2016.09.4-8. 2. Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László Potential of ionic liquids in tailoring the properties of carbon aerogels 6th International Conference on Carbon for Energy Storage/Conversion and Environmental protection, CESEP 15 (Poznan, Lengyelország), 2015.10. 3. Emanuel Bahn, Czakkel Orsolya, Balázs Nagy, Krisztina László, Franz Demmel, Mark T. F. Telling, Peter Fouquet Diffusion of molecular hydrogen in carbon aerogel 6th European Conference on Neutron Scattering, ECNS 2015 (Zaragóza, Spanyolország) 2015.08.31-2015.09.04. 4. Balázs Nagy, Laura P. Nichele, Dániel Ábrahám, Krisztina László Effect of carbon surface chemistry on MOF carbon hybrid material 15th Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists (Mainz, Németország), 2015.05.24-29. 5. Balázs Nagy, Krisztina László Room temperature ionic liquids as a novel medium for tailoring mesoporous carbon aerogels Characterization of Porous Materials: From Angstroms to Millimeter, CPM 7 (Delray Beach, Florida, USA), 2015.05.3-6. 6. Mónika Kéri, Balázs Nagy, Krisztina László, Bányai István NMR Cryoporometry and Diffusiometry Studies of Carbon Aerogels and Swelling Macromolecules Characterization of Porous Materials: From Angstroms to Millimeter, CPM 7 (Delray Beach, Florida, USA), 2015.05.3-6. 7. Muriel Józó, Balázs Nagy, Krisztina László Synthesis of carbon aerogel precursor polymers in deep eutectic solvent media Biopolymer Materials and Engineering (Slovenj Gradec, Szlovénia),2015.04.15-17. 14
8. Balázs Nagy, Laura P. Nichele, Dániel Ábrahám, Krisztina László Effect of surface chemistry on MOF - cabon aerogel composites The Fourth Symposium on Future Challanges for carbon-based nanoporous materials, CBNM 2015 (Nagano, Japán), 2015.03.15-18. 9. Balázs Nagy, Tóth Ajna, Irina Savina, Sergey Mikhaovsky, Lyuba Mikhalovsky, Isabelle Grillo, Erik Geissler, Krisztina László Removal of spherical proteints by porous carbon ENSOR seminar (Brighton, Egyesült Királyság), 2015.03.1-3. 10. Balázs Nagy, Józó Muriel, Krisztina László Deep eutectic solvents as a novel medium for carbon aerogel precursors 6th Szeged International Workshop on Advances in Nanoscience, SIWAN6 (Szeged, Magyarország), 2014.10.6-7. 11. Balázs Nagy, Józó Muriel, Krisztina László Mesoporous carbon aerogels tailored by ionic liquids International Seminar on AEROGELS 2014 (Hamburg, Németország), 2014.10.6-7. 12. Balázs Nagy, Savina Irina, Tóth Ajna, Erik Geissler, Krisztina László Porous polymer as carbon precursor for biological applications 2nd International Conference on Bio-based polymers and composites BiPoCo 2014 (Visegrág, Magyarország), 2014.08.24-28. 13. Balázs Nagy, Józó Muriel, Geissler Erik, Krisztina László Potential of ionic liquids in tailoring the structure of carbon aerogels COPS-X (Granada, Spanyolország), 2014.05.11-14. 14. Balázs Nagy, Dániel Ábrahám, Dobos Gábor, Onyestyák György, Madarász János, Sáfrán György, Geissler Erik, Krisztina László Catalytic Activity of molybdenum doped carbon aerogels 15. Österreichesche Chemietage 2013 (Grác, Ausztria), 2013.09.23-26. 15. Balázs Nagy, Dániel Ábrahám, Dobos Gábor, Onyestyák György, Madarász János, Sáfrán György, Geissler Erik, Krisztina László Molybdenum doped carbon aerogels with catalityc activity CESEP 13 (Mülheim, Németország), 2013.09.23-26. 16. Balázs Nagy, Dániel Ábrahám, Onyestyák György, Madarász János, Sáfrán György, Krisztina László Activity of molybdenum nanoparticle decorated carbon aerogels SIWAN5 (Szeged, Magyarország), 2012.10.24-27. 17. Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László Molybdenum-influenced structure in RF polymer gels 10th Conference on Colloid Chemistry (Budapest, Magyarország), 2012.08.29-31. 18. Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László Molybdenum-influenced porosity in RF xerogels 4thEuCheMS Chemistry Congress (Prága, Csehország), 2017.08.26-30. 19. Balázs Nagy, Onyestyák György, Sáfrán György, Dániel Ábrahám, Krisztina László Carbon aerogel supported molybdenum carbide for catalyst application Precarb-12 (Budapest, Magyarország), 2012.06.15-16. 15
20. Dániel Ábrahám, Balázs Nagy, Onyestyák György, Sáfrán György, Krisztina László Molybdenum carbide containing carbon aerogel for catalyst application Precarb-12 (Budapest, Magyarország), 2012.06.15-16. 21. Czakkel Orsolya, Balázs Nagy, Geissler Erik, Székely Edit, Krisztina László Sub- and supercritical CO2 drying of resorcinolformaldehyde polymer gels IACIS 2012 (Sendai, Japán), 2012.05.13-18. 22. Balázs Nagy, Madarász János, Erik Geissler, Krisztina László Molybdenum-containing mesoporous carbon aerogels Medical Devices and Carbon Materials Conference (Brighton, UK), 2011.09.21-22. 23. Balázs Nagy, Madarász János, Erik Geissler, Krisztina László Molybdenum-containing carbon aerogels CESEP 11 (Vichy, Franciaország), 2011.09.25-29. 24. Czakkel Orsolya, Székely Edit, Balázs Nagy, Krisztina László Preparation of carbon aerogel precursors with CO2 drying CESEP 11 (Vichy, Franciaország), 2011.09.25-29. 25. Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László Molybdenum-doped resorcinol formaldehyde gels for advanced carbon materials Modern Problems of Chemistry and Physics of Surface (Kijev, Ukrajna), 2010.05.18-21. 26. Balázs Nagy, Erik Geissler, Krisztina László Molybdenum-doped carbon aerogels Students for Students International Conference 7th Edition (Kolozsvár, Románia), 2010.04.23-25. 16