Porézní materiály

Výzkumný tým se zaměřuje na oblast porézních materiálů ze tří hlavních hledisek – syntézy a modifikace, charakterizace a aplikace.

V rámci syntézy a modifikace se dlouhodobě zaměřujeme na vývoj uhlíkatých materiálů, např. aerogelů, xerogelů a kryogelů. Zvláštní pozornost věnujeme uhlíkatým monolitům s hierarchicky strukturovanou porozitou, které mají díky svým unikátním vlastnostem výrazný aplikační potenciál. Porézní materiály připravujeme jak konvenčními postupy, tak i z přírodních (bio-based) zdrojů s cílem zhodnocení odpadní biomasy. Postupně jsme výzkum rozšířili také na porézní materiály na bázi oxidu titaničitého, siliky, a speciálně na organo-kovové sítě (MOFs). V posledních letech se intenzivně zaměřujeme na vývoj MOF-uhlíkatých kompozitů, které kombinují přednosti obou složek a potlačují jejich individuální nevýhody. Porézní materiály dále modifikujeme z hlediska porozity a povrchové chemie tak, abychom cíleně optimalizovali jejich vlastnosti pro různé aplikace.

V oblasti charakterizace rozvíjíme a uplatňujeme širokou škálu moderních technik. Zvláštní pozornost věnujeme vývoji termoporometrie – inovativní metodě pro určení porozity, kde patříme mezi průkopníky v oblasti metodologie včetně možnosti využití různých testovacích molekul. Dále se věnujeme NMR-relaxometrii jako alternativní metodě hodnocení porézní struktury a rozvíjíme také fyzisorpci plynů, u nichž se například zabýváme identifikací a eliminací artefaktů vznikajících při měření sorpčních izoterem a interpretaci výsledků, aby bylo možné získat spolehlivější údaje o porozitě materiálů.

Třetím pilířem činnosti týmu jsou aplikace porézních materiálů, především v environmentální oblasti. Zabýváme se zachycováním oxidu uhličitého a nebezpečných látek ze vzduchu, skladováním vodíku, ale také jejich využitím při akumulaci energie v (super)kondenzátorech. Dále se zaměřujeme na čištění vod od nebezpečných iontů, barviv a farmaceutických polutantů, přičemž cílem je porozumět mechanismům imobilizace těchto látek na povrchu porézních struktur. Věnujeme se rovněž využití porézních materiálů v katalýze a fotokatalýze a v poslední době také bioaplikacím, například v oblasti cíleného transportu léčiv.

Tým spolupracuje s domácími, ale zejména zahraničními institucemi, a to jak v rámci dlouhodobých výzkumných partnerství, tak prostřednictvím projektové činnosti. Klade důraz na propojení základního a aplikovaného výzkumu v souladu s aktuálními světovými trendy v oblasti porézních materiálů. Naše výzkumné aktivity vedly k publikaci řady odborných článků v prestižních vědeckých časopisech i k udělení patentů. Výzkumný směr se výrazně odráží také v tématech závěrečných prací studentů všech stupňů studia – bakalářského, magisterského i doktorského.

Výzkumné týmy a zapojení pracovníci:

  • Tomáš Zelenka (garant výzkumného týmu)
  • Václav Slovák
  • Gabriela Zelenková
  • Eva Kinnertová
  • Madhav Chavhan
  • Lucie Kořená
  • Petra Bulavová
  • Alžběta Parchaňská
  • Aktuálně 4 doktorandi (L. Zelená, S. Kowalczyk, S. Perveen, S. Shaghaghi)

Významné projekty za posledních 5 let:

  • MŠMT INTER- EXCELLENCE II (Inter-Action) Bilaterální spolupráce ČR-SR, LUASK22049, Monolitické, hierarchicky porézní MOF-uhlíkaté kompozity pro environmentální aplikace, 1.7.2022 – 30.6.2025
  • MŠMT Podunajská spolupráce, 8X20001, Multifunkční monolitické aerogely pro účinné čištění vod, 1.3.2020 – 31.12.2022
  • MŠMT Podunajská spolupráce, 8X23021, Multifunkční hybridy na bázi ZnO pro sanaci odpadních vod, 1.7.2023 – 30.6.2025
  • MŠMT Podunajská spolupráce, 8X25002, Dopování porézních uhlíkových gelů N a S heteroatomy pro elektrochemické kondenzátory, 1.7.2025 – 30.6.2027
  • MŠMT Podunajská spolupráce, 8X25008, Aktivita ZnO s kyslíkovými vakancemi ve viditelném světle, 1.7.2025 – 30.6.2027
  • MSK Podpora a financování příchozího excelentního vědce na OU, 2984/2022/ŠaV, Výzkum využití obnovitelných organických zdrojů pro selektivní záchyt CO2 a čištění odpadních vod, 1.9.2022 – 31.8.2024

Významné publikace:

  • Ľ. Zauška, T. Zelenka, E. Beňová, M. Želinská, M.Č. Hološová, V. Zeleňák, M. Bálintová, A. Eštoková, M. Almáši, From drug delivery to environmental impact: Long-term behaviour of functionalized SBA-15 over a 20-year simulation, Journal of Environmental Chemical Engineering 13 (2025) 119561. https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.119561
  • A. Migasová, Ľ. Zauška, T. Zelenka, D. Volavka, M. Férová, T. Gulyásová, S. Tomková, M. Saláková, V. Kuchárová, T. Samuely, J. Bednarčík, C. Slabý, M. Máčajová, B. Bilčík, T. Schubert, A. Walter, V. Hornebecq, V. Huntošová, M. Almáši, Histidine-modified UiO-66(Zr) nanoparticles as an effective pH-responsive carrier for 5-fluorouracil drug delivery system: A possible pathway to more effective brain cancer treatments, Chemical Engineering Journal 522 (2025) 167857. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167857
  • M.P. Chavhan, X. Liu, T. Zelenka, S. Arya, T. Das, B.D. Boruah, Combined effect of hierarchical porosity and surface oxygen functional groups on the performance of carbon xerogels in H2 storage, CO2 capture, and Zn-ion hybrid capacitors, Journal of Energy Storage 122 (2025) 116712. https://doi.org/10.1016/j.est.2025.116712
  • G. Zelenková, T. Zelenka, D. Majda, E. Kinnertová, M. Almáši, Exploring macroporosity and partial mesoporosity in carbon materials through thermoporometry with menthol, Microporous and Mesoporous Materials 390 (2025) 113598. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2025.113598
  • G. Zelenková, T. Zelenka, M. Almáši, Characterizing mesoporosity in MOFs: a thermoporometry approach, J Therm Anal Calorim 149 (2024) 12675–12683. https://doi.org/10.1007/s10973-024-13667-7
  • E. Kinnertová, T. Zelenka, G. Zelenková, L. Kořená, V. Slovák, M. Almáši, The effect of pyrolysis heating rate on the mesoporosity of Pluronic F-127 templated carbon xerogels, Carbon Trends 17 (2024) 100401. https://doi.org/10.1016/j.cartre.2024.100401
  • T. Zelenka, M. Baláž, M. Férová, P. Diko, J. Bednarčík, A. Királyová, Ľ. Zauška, R. Bureš, P. Sharda, N. Király, A. Badač, J. Vyhlídalová, M. Želinská, M. Almáši, The influence of HKUST-1 and MOF-76 hand grinding/mechanical activation on stability, particle size, textural properties and carbon dioxide sorption, Sci Rep 14 (2024) 15386. https://doi.org/10.1038/s41598-024-66432-z
  • T. Zelenka, L. Zelená, C. Abreu‐Jaureguí, J. Silvestre‐Albero, G. Zelenková, V. Slovák, On the Low‐Pressure Hysteresis (LPH) in Gas Sorption Isotherms of Porous Carbons, Small 20 (2024) 2311990. https://doi.org/10.1002/smll.202311990
  • L. Kořená, V. Slovák, G. Zelenková, T. Zelenka, The effect of porosity and particle size on the kinetics of porous carbon xerogels surface oxidation, Carbon 206 (2023) 303–313. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.02.057
  • T. Zelenka, T. Horikawa, D.D. Do, Artifacts and misinterpretations in gas physisorption measurements and characterization of porous solids, Advances in Colloid and Interface Science 311 (2023) 102831. https://doi.org/10.1016/j.cis.2022.102831

Zveřejněno / aktualizováno: 31. 03. 2026