Faza 1: Materiale avansate pe bază de chitosan modificat cu poli(benzofuran-co-acid arilacetic) cu proprietăți ajustabile în vederea aplicațiilor pentru depoluarea apelor sau a solurilor; Sinteza și caracterizarea nanocompozitelor pe bază de nanostructuri de carbon funcționalizate cu oxizi ai Cu, Ni, Fe Sinteza, caracterizarea structurală, compoziţională şi morfologică a nanomaterialelor compozite pe bază de nanostructuri de carbon decorate cu nanoparticule semiconduct.

Valoare fază: 1.840.574 lei
Termen de predare: 12.09.2019

Rezultate:

Metode:
1. Metodă de preparare a fotocatalizatorilor pe bază de structuri de carbon decorate cu semiconductori;
2. Metodă de preparare a noi materiale nanocompozite pe bază de grafene și oxizi metalici

Produse:
1. Materiale avansate pe baza de chitosan modificat cu poli(benzofuran-co-acid arilacetic) cu proprietăți ajustabile în vederea aplicațiilor pentru depoluarea apelor sau a solurilor.
2. Noi materiale nanocompozite pe bază de nanotuburi de carbon şi metale tranziționale de tip 3d.
3. Noi materiale nanocompozite pe bază de grafene şi oxizi metalici.

Studiu:
1. Studiu privind sinteza și caracterizarea nanostructurilor de carbon decorate cu materiale semiconductoare

Rezultatele obținute au fost diseminate prin:
Comunicări (1 prezentare orală, 6 prezentări poster la conferințe internaționale):

  • I.-V. Ganea, A. Nan, R. Turcu, M. Șenilă, I. Neamțiu, Comparative study of 3 new types of materials for improved heavy metals removal from contaminated water, The 11th International Conference Air and Water Components of the Environment, 22-24 March 2019, Cluj-Napoca, Romania
  • O. Pană, D. Toloman, M. Ștefan, A. Popa, C. Leoștean, S. Macavei, D. Silipaș, „ROS generation and photocatalytic activities of interface modified sno2-tio2 composites, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 16-19 iulie, 2019, pag 26, Constanța, Romania
  • M. Ștefan, O. Pană, A. Popa, D. Toloman, C. Leoștean, S. Macavei, T.D. Silipaș, L. Barbu-Tudoran, intefaces in CoFe2O4@TiO2:Tb magnetic recovrable nanocomposites with enhanced photocatalytic activity, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 16-19 iulie, 2019, pag 46, Constanța, Romania
  • D. Toloman, O. Pană, A. Popa, M. Ștefan, M. Stan, C. Leoștean, S. Macavei, L. Barbu-Tudoran, pvdf membrane modified with cu doped zno nanoparticles for water treatment by ultrafiltration and photocatalysis, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 16-19 iulie, 2019, pag 48, Constanța Romania
  • C. Leoștean, O. Pană, M. Ștefan, A. Popa, D. Toloman, S. Macavei, L. Barbu-Tudoran, Synthesis and characterisation of mwcnts decorated with TiO2:mn nanoparticles, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 16-19 iulie, 2019, pag 48, Constanța Romania
  • M. Stan, A. Popa, D. Toloman, T.-D Silipaș, M. D. Lazăr, A. S. Porav, O. Pană, “Preparation, characterization and photocatalytic activity of multi-walled carbon nanotubes decorated with cobalt oxide and silver nanoparticles”, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 16-19 iulie, 2019, pag. 60, Constanța, Romania
  • T. D. Silipaș, O. Pană, M. Ștefan, D. Toloman, A. Popa, C. Leoștean, S. Macavei, L. Barbu-Tudoran, Influence of Co ions content on the properties of SnO2 nanoparticles, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 16-19 iulie, 2019, pag 61, Constanța Romania

Faza 2: Noi polimeri din clasa policatecolaminelor cu aplicații în sănătate.

Sinteza și caracterizarea unor noi nanomateriale pe bază de metale / oxizi metalici și polimeri biocompatibili, cu potențială activitate biologică

Sinteza și caracterizarea nanoparticulelor magnetice de tip FePt/MO și CoPt/MO (MO: CuO, ZnO, TiO2, SiO2); Obținerea și caracterizarea perovskitului halogenat de tipul CH3NH3PbI3

Valoare fază: 2.410.572  lei
Termen de încheiere a fazei: 14.09.2020

Rezultate:

1 Produs:

  • Oligomeri catecolaminici pe bază de azo-aril-hidrazine în depoluarea apelor reziduale

2 Metode:

  • Metoda de obținere a nanocompozitelor de tip nanoparticule metalice/ nanoparticule oxidice acoperite cu polimeri biocompatibili
  • Metoda de sinteză a nanoparticulelor core-shell de tip FePt/MO (MO: SiO2, TiO2, ZnO, CuO)
    Difractogramele de raze X ale compozitelor (a) FePt@CuO respectibv (b) FePt@SiO<sub>2</sub>

    Difractogramele de raze X ale compozitelor (a) FePt@CuO respectibv (b) FePt@SiO2

2 Studii:

  • Studiu privind sinteza și caracterizarea nanocompozitelor de tipul nanoparticule metalice/ nanoparticule oxidice acoperite cu polimeri biocompatibili
  • Studiu privind optimizarea condițiilor de preparare ale perovskitului de tip CH3NH3PbI3
    (a-c)Imaginile TEM ale nanoparticulelor CH<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub> obținute în condiții diferite de sinteză

    (a-c)Imaginile TEM ale nanoparticulelor CH3NH3PbI3 obținute în condiții diferite de sinteză

Articole ISI

  1. Evaluation of physico-chemical properties and biocompatibility of new surface functionalized Fe3O4 clusters of nanoparticles, T. Radu, A. Petran, D. Olteanu, I. Baldea, M. Potara, R. Turcu, Appl. Surf. Sci. 501, (2020)144267
  2. New Insights into Catechol Oxidation – Application of Ammonium Peroxydisulfate in the Presence of Arylhydrazines, A. Petran, A. Popa, N. D. Hădade, J. Liebscher, ChemistrySelect 5, (2020) 9523
  3. Synthesis and characterisation of Fe3O4-SnO2 nanocomposites with electrochemical properties , S. Macavei, M. Ștefan*, F. Pogăcean, O. Pană, C. Leoștean, A. Popa,  D. Toloman, L. Barbu-Tudoran, Studia UBB Chemia LXV,1(2020) 177-178;
  4. Photocatalytic and Electrocatalytic Properties of NGr-ZnO Hybrid Materials, F. Pogacean, M. Ștefan, D. Toloman, A. Popa, C. Leoștean, A. Turza, M. Coroș, O. Pană and S. Pruneanu, Nanomaterials 10(2020) 1473(1-23);
  5. Spin transfer and proximity effects in caseof FePt (L10) nanoparticles coated with P3HT, S. Gutoiu , C. Leostean , M.-L. Soran , M. Ștefan, S. Macavei, D. Toloman, A. Popa, A. Stegărescu, O. Pană, AIP Advances 10, (2020)055215;
  6. Investigation of thermal, structural, morphological and photocatalytic properties of CuxCo1-xFe2O4 (0 <= x <= 1) nanoparticles embedded in SiO2 matrix , T. Dipong, E. A. Levei, C. L. Lengauer, A. Daniel, D. Toloman, O. Cadar, Mat. Charact. 163(2020) 110268;
  7. Enhanced photocatalytic activity of Co doped SnO2 nanoparticles by controlling the oxygen vacancy states, Dana Toloman, Adriana Popa, Maria Ștefan, Teofil Dănuț Silipaș, Ramona Crina Suciu, Lucian Barbu-Tudoran, Ovidiu Pană, Optical Materials, under review.

Cerere brevet de invenție

  • Nanostructuri pe bază de PHBV  și nanoparticule de ZnO dopate cu Fe și procedeu de obținere a acestora, Maria. Ștefan, M. Rapa, O. Pană, D. Vodnar, E. Matei, D. G. Barta, A. Popa, D. Toloman, C. Leoștean, S. Macavei, CBI-A00322/09.06. 2020.

Faza: 3a – Sinteza și caracterizarea nanocompozite polimerice magnetice pe bază de polimeri de tipul poliacrilatilor și/sau polipirol, nanoparticule magnetice (Fe3O4) și nanoparticule de tip SiO2 sau TiO2 sau zeoliţi având proprietăți specifice  necesare aplicaţiilor de depoluare a apelor reziduale (Partea I – nanocompozite cu poliacrilați)
Teste de decontaminare a apelor utilizând nanomaterialele sintetizate
Evaluarea proprietăţilor optice şi fotocatalitice a nanostructurilor de carbon decorate cu nanoparticule semiconductoare

Valoare fază: 380.382 lei
Termen de încheiere: 09.12.2020

Rezultate:

A fost investigată eficiența de separare a nitratului din ape utilizând compozite magnetice polimerice, MNP-pAAc,  în corelație cu diverși parametrii de adsorbție, cum ar fi concentrația iniațială a nitratului, doza de material adsorbant și pH, din care au fost extrași parametrii optimi de adsorbție. A fost testată reciclabilitatea compozitelor magnetice polimerice, MNP-pAAc , în cinci cicluri succesive de adsorbție – desorbție a nitratului, de unde a fost estimată o eficiență maximă de separare de 90% în primul ciclu de separare, urmată de o ușoară descreștere a eficienței de separare în următoarele patru cicluri de adsorbție-desorbție, dar încă la valori foarte ridicate. Capacitatea de a-și menține valoarea eficienței de separare după cinci cicluri de adsorbție – desorbție  la un nivel atât de înalt (80 –  90 %) reprezintă un avantaj deosebit de puternic în favoarea compozitelor magnetice polimerice față de variantele de materiale adsorbante tradiționale care pot fi utilizate o singură dată și îi conferă titlul de material reciclabil pentru adsorbţia nitratului din apă.

Morfologia nanoparticulelor magnetice (a) și a compozitelor magnetice polimerice pe bază de acid poliacrilic reticulat cu structură de hidrogel (b)

Metodă: Metoda de preparare a compozitelor magnetice de tip hidrogel pe bază de acid poliacrilic reticulat pentru depoluarea apelor uzate de nitrați

Produs: Compozite magnetice de tip hidrogel pe bază de acid poliacrilic reticulat pentru aplicații de depoluare a apelor uzate de nitrați

Studiu: Metode de preparare a compozitelor magnetice de tip hidrogel pe bază de acid poliacrilic pentru depoluarea apelor uzate de nitrați.

Articol ISI: Ispas, G., Porav, S., Gligor, D., Turcu, R., & Crăciunescu, I. (2020)., „Magnetic hydrogel composites based on cross‐linked poly (acrylic acid) used as a recyclable adsorbent system for nitrates”, Water and Environment Journal, doi:10.1111/wej.12602

Faza 3b: Sinteza și caracterizarea nanocompozite polimerice magnetice pe bază de polimeri de tipul poliacrilaţilor şi/sau polipirol, nanoparticule magnetice (Fe3O4) şi nanoparticule de tip SiO2 sau TiO2 sau zeoliţi având proprietăţi specifice necesare aplicaţiilor de depoluare a apelor reziduale (Partea II – nanocompozite cu acid polimetacrilic şi cu polipirol); Teste de deconta-minare a apelor utilizând nanomaterialele sintetizate; Evaluarea proprietăţilor optice şi fotocatalitice a nanostructurilor de carbon decorate cu nanoparticule semiconductoare

Valoare fază: 1.557.170 lei
Termen de încheiere a fazei: 31.05.2021

Rezultate:

Produse: 5

  1. Nanocompozite magnetice polimerice obţinute prin încapsularea nanocompozitelor magnetice anorganice în matrice polimerică de acid polimetacrilic (MNPS-SiO2-pMAac);
  2. Nanomateriale compozite pe bază de nanostructuri de carbon decorate cu nanoparticule de TiO2 dopate cu Ag cu proprietăţi fotocatalitice;
  3. Fotocatalizatori pe bază de g-C3N4 decorate cu nanoparticule de TiO2 dopat cu ioni de Cu;
  4. Fotocatalizatori pe bază de nanotuburi decorate cu nanoparticule de WO3;
  5. Fotocatalizatori pe bază de fulerene decorate cu materiale semiconductoare.

Metode: 3

  1. Metoda de preparare a nanocompozitelor magnetice polimerice, prin încapsularea nanocompozitelor magnetice anorganice în matrice polimerică de polipirol (MNPs-SiO2-pPy MNPs-zeolit-pPy);
  2. Metodă de reținere a agenților poluanți din apele reziduale;
  3. Metodă de obținere a nanomaterialelor compozite pe bază de nanostructuri de carbon decorate cu nanoparticule de TiO2 dopate cu Ag cu proprietăţi fotocatalitice.

Studiu: 1

Studiu privind proprietățile fotocatalitice ale nanostructurilor de carbon decorate cu nanoparticule semiconductoare.

Articole publicate:

  1. M. Ștefan, C. Leoștean, O. Pană, M. Suciu, A. Popa, D. Toloman, S. Macavei, C. Bele, F. Tabaran, L. Barbu-Tudoran, Synthesis and characterization of Fe3O4–ZnS:Mn nanocomposites for biomedical applications, Materials Chemistry and Physics 264 (2021) 124474
  2. A. Stegărescu, S. Guțoiu, I, Lung, O, Opriș, C. Leoștean, O. Pană, L. Barbu, M. L. Soran, Synthesis and characterization of Fe@FePt@SiO2@NH2 nanoplatform for amino acids recognition, Journal of Nanoparticle Research (2021) 23:91
  3. A. Stegărescu, M. L. Soran, I. Lung, O. Opriș, S. Guțoiu, C. Leoștean, M. D. Lazăr, I. Kacso, T. D. Silipaș, O. Pană, A. S. Porav, Nanocomposite based on Fe3O4/MnO2 for biodiesel production improving, Chemical Papers, 2021, 75, 3513-3520
  4. Ildiko Lung, Maria-Loredana Soran, Adina Stegărescu, Ocsana Opriș, Simona Guțoiu,Cristian Leoștean, Mihaela Diana Lazăr, Irina Kacso, Teofil-Dănuț Silipaș, Alin Sebastian Porav, Evaluation of CNT-COOH/MnO2/Fe3O4 nanocomposite for ibuprofen and paracetamol removal from aqueous solutions, Journal of Hazardous Materials 403 (2021) 123528
  5. V. Ganea, A. Nan, C. Baciu and R. Turcu, Effective removal of crystal violet dye using neoteric magnetic nanostructures based on functionalized poly(benzofuran-co-arylacetic acid): investigation of the adsorption behaviour and reusability, Nanomaterials, 11(3), 679, 2021.
  6. M. Ispas, I. Crăciunescu, S. Porav, R. Turcu, D. Gligor, New magnetic polymeric hybrid composite electrode material for amperometric nitrite sensor, International Journal of Environmental Analytical Chemistry

Comunicări la conferințe:

Carbon nanotubes/metal oxide nanocomposites –preparation, characterization and possible applications in water decontamination, Adina Stegărescu, Maria-Loredana Soran, Ildiko Lung, Cristian Porav, Diana Lazăr, Gheorghe Borodi, Ovidiu Pană, Euroasia congress on scientific researches and recent trends-VII, 7-8 December 2020, Baku, Azerbaijan