Работен пакет 1: Синтез и първоначално охарактеризиране на образците
Ще бъдат изследвани церий-съдържащи материали (търговски продукти и лабораторно синтезирани образци) с различен произход и морфология. Синтезът ще се основава на рецептури от литературата. Ще бъдат синтезирани и смесени CeO2-ZrO2 оксиди. Нанасянето на Pt ще се извършва посредством импрегниране. Изборът на материалите за изследване ще се извършва на базата ТEM изображения въз основа на добре дефинирани и различни кристални форми. Ще изследваме също проби с различна степен на хидроксилиране, за да се направи заключение за ефекта на водата, която обикновено присъства в изгорелите газове. Подбраните за изследване материали ще бъдат охарактерицирани посредством други методи, като N2-адсорбционни изотерми, ТПД, РФА, РФС и др. Преди изследванията чрез ИЧ спектроскопия ще бъде определена редуцируемостта на различните церий-съдържащи образци чрез ТПР, а окисляемостта на редуцираните образци ще бъде изучена с ТПО.
Работен пакет 2: Изследване на взаимодействието между NOx и стехиометрично цериев диоксид
В този РП ще бъде изследвано взаимодействието на различни образци от CeO2 е само с NO, но и с O и NOx. За да се направят недвусмислени изводи за вида на образуваните повърхностни съединения ще бъдат използвани изотопно белязани молекули (15NO,15N18O 18O2). Ще бъде изучена и реактивоспособността на повърхностните съединения по отношение на редукционни (въглеводороди) агенти.
Изчислителната част на РП 2 включва моделиране с помощта на ТФП на адсорбцията на NO върху стехиометрични наночастица и повърхност от цериев диоксид. Структурата на адсорбираните частици върху различни места от повърхността или наночастицата ще бъде получена чрез геометрична оптимизация. Стабилността на образуваните частици ще бъде оценена чрез адсорбционните енергии на частиците спрямо съответните частици в газова фаза и редуцирания или стехиометричен модел на цериев диоксид. Изчислените вибрационни честоти на адсорбираните молекули на повърхността ще се сравнят с експериментално установените.
Работен пакет 3: Изследване на взаимодействието между NOx и редуциран цериев диоксид.
Изследователският екип вече има някои предварителни резултати, свързани с този РП, по отношение на началните етапи на взаимодействие на NO с редуциран цериев диоксид. Целта е процесът да се изучи по-задълбочено. Отново, ще бъдат изследвани проби с различна степен на хидроксилиране и използване на изотопи. Ще бъде изучено взаимодействието на редуцираните образци с окислителни (N2O, NO + O2 и O2 и редукционни (въглеводороди) агенти.
За да бъде съгласувано с експериментите, моделирането с ТФП на адсорбирани NO/N2O/O2 върху редуцирани цериево-диоксидни наночастици и цериево-диоксидни повърхности ще включва и хидроксилирани модели, като продължение на предишните изследвания на модели с кислородни ваканции, които са докладвани в предишни публикации. Изчисленията ще се извършват по начина, описан в РП 2.
Работен пакет 4 : Изследване на взаимодействието между NOx и стехиометрични смесени CeO2-ZrO2оксиди.
Планът за научни изследвания ще бъде доколкото е възможно подобен на този описан в РП 2, но ще бъдат изследвани CeO2-ZrO2смесени оксиди. Изчисленията с ТФП ще включват модели на смесен оксид, както под формата на наночастици, така и на повърхности със състав, съобразен с експерименталния. След това моделирането на адсорбираните молекули на повърхността на тези модели ще се извършва по начина, описан в РП 2 като ще бъдат разгледани допълните ефекти, дължащи се на присъствието на циркониев оксид.
Работен пакет 5: Изследване на взаимодействието между NOx и редуцирани смесени CeO2-ZrO2оксиди.
Планът за научни изследвания ще бъде доколкото е възможно подобен на този описан в РП3, но ще бъдат изследвани различни състави на CeO2-ZrO2.
Моделирането с ТФП ще се провежда със структурите, оптимизирани в рамките на РП3, но с допълнителни дефекти, което води до редуциране на модела – кислородни ваканции или наличие на повърхностни хидроксилни групи.
Работен пакет 6: Изследване на взаимодействието между NOx и активирани Pt/CeO2 и Pt/CeO2-ZrO2 оксиди
И в този РП ние отново ще следваме плана, изготвен за РП2. В допълнение ще бъдат включени специфични задачи, свързани с присъствието на Pt – изследване на морфологията на Pt, ефект на носителя и на условията на калциниране, както и ефекта от реакциите на конверсия на NOx. По-специално състоянието на нанесената платина ще бъде тествано посредством СО като ИЧ молекула-сонда.
За изчисленията с ТФП ще се използват някои от докладваните по-рано от групата модели на Pt/CeO2за наночастици и повърхности. За системите със смесени Pt/CeO2-ZrO2 оксиди нови модели ще бъдат генерирани с помощта на моделите от смесен оксид, получен в РП4, както и на опита в изграждането на отложените платинови клъстери върху различни носители. След това изчисления с адсорбирани молекули върху тези модели ще се провеждат по начина, описан в РП4 като ще бъде изследвано влиянието на отложената платина.
Работен пакет 7: Изследване на взаимодействието между NOx и редуцирани Pt/CeO2 и Pt/CeO2-ZrO2 оксиди
Планът за научни изследвания ще бъде подобен на този в РП6. Изследване на степента на окисление на Pt като функция от предварителното третиране. За тази цел ще се провеждат най-вече ТПР и ИЧ изследвания на адсорбирания CO.
Квантовохимичните изчисления ще бъдат проведени с моделите, създадени в рамките на РП5 и РП6, но с допълнителни дефекти, което води до редуциране на модела – кислородни ваканции или наличие на повърхностни хидроксилни групи.
Работен пакет 8: Разпространение на резултатите
Основните целеви групи за разпространение на знанията по проекта ще бъдат: (i) научната общност, (ii) промишлеността и (iii) обществото.
(i) Научните резултати, получени в резултат на дейностите по настоящия проект, ще бъдат публикувани в международни научни списания и представени на научни срещи в страната и чужбина. Ние не очакваме проблеми в тази дейност, тъй като членовете на екипа имат опит в представянето на резултати пред научната общност.
Планираме да публикуваме научни статии в престижни списания с импакт фактор (IF) по-висок от 3.5. Ще разгледаме също така и възможности за осигуряване на свободен достъп до статиите, което би увеличило потенциалния брой на читателите им.
Друг начин за разпространение ще бъде участието в научни семинари. Предимството на този начин е, че научната общност има достъп до нови резултати и са възможни лични контакти и дискусии. В рамките на проекта се предвижда организирането на два семинара.
(ii) Типичен проблем за науката в България е липсата на трансфер на знания към индустрията. Затова ще обърнем специално внимание на този проблем. Периодично ще оценяваме значението на резултатите за индустрията и ще се взимат решения за трансфер на знания към промишлеността. Ще се използват съществуващите Центрове за трансфер на технологии в ИОНХ и СУ.
(iii) Ниското ниво на трансфера на знания към обществото е също често срещан проблем за българската наука. Ето защо, ние ще положим специални усилия, които ще включват: (i) Интернет страница на проекта; (ii) контакти с представители на средствата за масова информация и покани за репортажи и (iii) писане на популярни статии, насочени към обществото, с акцент към аудиторията от ученици и студенти. За да се подобри ефективността на контактите, ще бъдат използвани прес центровете на Българската академия на науките и Софийски университет.
Работен пакет 9: Управление на проекта и докладване
От решаващо значение за успешното изпълнение на проекта е ефективното управление и правилното координиране на дейностите, включени в него. Като се вземат предвид добрите практики и специфичните особености на проекта ще се прилага следното управление, включващо две различни задачи: (i) научно и организационно управление и (ii) финансово управление.
Една от основните задачи на управлението, специфична за конкретния проект, е да се гарантират редовни контакти между двете участващи изследователски групи. Обсъждането на резултатите и планирането ще бъдат периодични дейности. За тази цел, ще организираме периодично работни срещи. Посредством електронна поща ще се осъществяват и редовни дискусии. Планирането ще бъде основата за извършване на допълнителни изследвания.
Научният обмен включва специализация на младите участници във водещи в областта европейски центрове, както и покана на изтъкнати учени за краткосрочни посещения. Интерес са проявили проф. G. Busca (Генуа, Италия) и проф. R. Bulanek (Пардубице, Чехия), и двамата водещи учени в областта на химията на повърхностите.