Egydimenziós nanostruktúrák szabályozott morfológiájú nagy hálózatainak előállítása és vizsgálata = Preparation and characterization of large networks of one dimensional nanostructures with controlled morphology

A projektben szén nanocsövek, titanát nanoszálak és fém nanoszálak előállítását, hálózatba rendezhetőségét és egymással való kombinálhatóságát vizsgáltuk. Célunk volt, hogy az egydimenziós nanostruktúrákból új, a gyakorlatban is hasznosítható szerkezeteket készítsünk. A kétéves periódus alatt két olyan koncepció gyakorlati alkalmazhatóságát akartuk igazolni, amelyek egyértelműen a hálózatos morfológiához (és nem az egyedi 1D struktúrák intrinsic tulajdonságaihoz) köthetők: (i) fotokatalitikusan aktív szűrők előállítása, és (ii) fluidumok azonosítására alkalmas párolgási profilok méréstechnikájának kidolgozása. Mindkét területen sikerült működő példarendszereket készítenünk. Igazoltuk, hogy egy szén nanocső réteg beépítésével a titanát nanoszál szűrő fotokatalitikus aktivitása megnövelhető. Megmutattuk, hogy a párolgási profil alakját a film pórusszerkezete és a filmalkotó 1D nanostruktúrák határfelületi elektromos ellenállása együttesen határozzák meg. Cink-glicerolát mikrorudak, valamint egy- és kétfémes nanoszálak szintézisével kiszélesítettük a potenciálisan hálózatalkotó 1D nanostruktúrák körét. A fém és a titanát nanoszálak kombinálásával létrehozható hálózatok különösen ígéretesnek tűnnek a fotokatalitikus vízbontás/H2 előállítás szempontjából. A vállalt publikációs mutatókat teljesítettük. Eredményeink alapján lehetőséget kaptunk a munka folytatására a 2011. áprilisában induló NNF2 #85899 pályázat segítségével. | We studied the synthesis, networking and combination properties of carbon nanotubes as well as titanate and metallic nanowires. Our goal was to create new macrostructures of practical applicability from one dimensional nanoobjects. During the 2 years of this project we intended to prepare proof-of-concept type demonstrators for two applications related specifically to the network morphology (that is, applications that are not directly based on the intrinsic properties of the individual 1D nanostructures): (i) photocatalytically active filters (ii) fluid identification based on evaporation profiles. We were able to present both demonstrators. We proved that the photocatalytic activity of a titanate nanowire filter can be improved by the incorporation of a carbon nanotube layer. We demonstrated that the shape of the evaporation profile is determined jointly by the pore system of the film and the interface resistance between the 1D nanostructures forming it. We introduced zinc-glycerolate microstacks, mono- and bimetallic nanowires as potential network-forming components. Networks synthesized by combining titanate and metallic nanowires appear to be particularly interesting for future photocatalytic H2 production systems. Publication expectations were met. Based on our results we were allowed to proceed with the work by the support of the NNF2 #85899 project starting in April 2011

Klórtartalmú szénvegyületek hidrodeklórozása zeolitokon = Hydrodechlorination of chlorine compounds on zeolites

Pt és Pd tartalmú, Y-FAU-típusú zeolitokat állítottunk elő és a szén-tetraklorid hidrodeklórozásával teszteltük. Összehasonlítva a két fém szemcséit tartalmazó katalizátorok tulajdonságát a legérdekesebb különbség az volt, hogy a Pt-val ellentétben Pd-on nem tapasztaltuk a köztitermék kloroform képződését, és a teljes klórcsere végeredménye, azaz a főtermék nem metán, hanem etán volt. Más klórtartalmú anyagok, a triklóretilén és az 1,1,2-triklóretán hidrodeklórozását is összehasonlítottuk Pt- és Pd-tartalmú zeolit katalizátorainkon. A két reaktáns aktivitásában lévő különbségeket elméleti számításokkal is alátámasztottuk. A hidrogén/triklóretilén arány növelése nagymértékben növelte a reakciósebességet, de nem volt hatással a szelektivitásra. Pt- és Pd-tartalmú ZSM5 zeolit aktivitását is teszteltük szén-tetrakloriddal és vizsgáltuk klórfenolok hidrodeklórozását is. A C-atom experimentálisan megállapított standard képződési entalpiáját hibásnak találtuk. A hiba kicsi, de kummulatív, a szénatomszám növekedésével az atomizációs energiából számított molekuláris képződési hő egyre jobban eltér a valódi értéktől. Korrigált számításainkat szénhidrogénekre publikáltuk, és klórtartalmú szénhidrogénekre is elkészültek. Létrehoztunk egy új ab initio kvantumkémiai programot, mellyel nagy pontosságú számítások végezhetők a Schrödinger-egyenlet teljes variációs megoldásával. Eredmények vannak kisebb halogéntartalmú szénhidrogénekre is. | Pt- and Pd-containing zeolite (Y-FAU) supported catalysts were synthesized and tested in the hydrodechlorination of carbon tetrachloride. Comparing their properties, the main differences were the following: -using Pt/zeolite, methane and hydrogen chloride were the final products and chloroform was detected as intermediate product -over Pd/zeolite, ethane was the final product and no chloroform was detected at all. Catalytic decomposition of other chlorine containing compounds such as trichloroethene and 1,1,2-trichloro-ethane was investigated on the above-mentioned catalysts. Differences in their experimental behaviour were supported with theoretical calculations. Higher ratio of hydrogen and trichloroethene significantly increased the reaction rate of hydrodechlorination, but did not have any influence on the selectivity. The activity of Pt- and Pd-ZSM5 zeolites were also tested in the hydrodechlorination of both carbon tetrachloride and moreover chlorophenols. The formation enthalpy of carbon atom determined experimentally was found to be incorrect. The error is small, but cumulative. Corrected calculations were published for hydrocarbons and finished for chlorinated hydrocarbons, too. A new ab initio quantumchemical program was developed which is suitable for precise calculations for atoms and molecules solving the Schrödinger equation fully variationally. Results are available for small chlorinated hydrocarbons as well

Mucocele of the appendix: An unusual cause of lower abdominal pain in a patient with ulcerative colitis

The authors report the case of a 60-year-old male patient. In November 2001 he developed intestinal symptoms of bloody diarrhea and abdominal pain. Colononoscopy and biopsy established the diagnosis of ulcerative colitis (proctosigmoiditis). The disease activity was moderate at the beginning. No significant laboratory alterations were found (including CEA, CA19-9), and mesalazine was started orally. He was in remission until November 2003, when he was admitted to our Outpatient Clinic for upper and right lower abdominal pain and bloody diarrhea. Colonoscopy found proctosigmoiditis with a moderate activity, gastroscopy revealed chronic gastritis, laboratory data was normal. Treatment was amended with mesalazine clysma and methylprednisolone (16 mg) orally. Symptoms ameliorated; however, right lower abdominal pain persisted. US and CT examination demonstrated a pericecal cystic mass (11 cm x 3.5 cm). At first pericecal abscess was suspected, as the previous US examination (6 mo earlier) had revealed normal findings. Fine needle aspiration was performed. Cytology confirmed the diagnosis of mucocele. The patient underwent partial cecum resection and extirpation of the mucocele. He recovered well and the final histology revealed a cystadenoma of the appendix. Follow up was started. The patient is now free of symptoms. Although primary adenocarcinoma of the appendix is uncommon, the authors emphasize that preoperative diagnosis of an underlying malignancy in a mucocele is important for patient management; however, it is difficult on imaging studies

Katalízis nanokompozitokon = Catalysis on nanocomposites

Munkánk során az volt a célunk, hogy nanoszerkezetű hordozós fémkatalizátorokat állítsunk elő. Vizsgáltuk a hordozók előállítási és módosítási lehetőségeit, mint pl. szén nanocsövek, titanát nanoszerkezetek, „heterogenizált” nanocső katalizátorok stb. Vizsgáltuk a fém-hordozó kölcsönhatást. Kimutattuk pl. hogy a szén nanocsövek felületén kialakuló Pd nanorészecskék méretét nagyban befolyásolja a nanocsöveken lévő funkciós csoportok mennyisége, ill. a fém nanorészecskék reakcióba lépnek a szén hordozóval, mely reakció során a katalizátor szerkezete megváltozik, sőt a szerkezet teljesen össze is omolhat. Katalitikus teszteket végeztünk az előállított anyagainkon. Kimutattuk pl., hogy etilén hidrogénezésében a Pd és Pt pórusos nanorudak esetén a látszólagos aktiválási energiák 43,7±1,7, ill. 29,4±1,3 kJ/mol-nak adódtak, mely értékek jó egyezést mutatnak az irodalomban leírtakkal. Egy másik katalitikus példa a propén hidrogénezése az általunk tervezett „heterogenizált” szén nanocső alapú katalizátorokon. Ebben az esetben három különböző folyamatot figyeltünk meg. A látszólagos aktivitási energia a 27-31 °C-os tartományban 27,8±0,6 kJ/mol-nak, a 31-41 oC tartományban 12,0±0,2 kJ/mol-nak, míg ennél magasabb hőmérsékleteken (105 °C-ig) 4,8±0,2 kJ/mol-nak adódott. Összességében elmondhatjuk, hogy sikeresnek ítéljük a kutatásainkat, noha nemcsak hogy maradtak megválaszolatlan kérdések, de újak is felmerültek. | The aim of our work was to synthesize nanostructured supported metal catalysts. The possibilities of synthesizing and modifying catalyst supports e.g. carbon nanotubes, titanate nanostructures, “heterogenized” nanotube catalysts, etc. were investigated. Investigation of metal-support interactions was carried out as well. It was demonstrated, that the size of Pd nanoparticles formed on the surface of carbon nanotubes is greatly affected by the amount of surface functional groups; moreover, the metal nanoparticles react with the carbon support, which in turn will modify the structure of the catalyst. In some cases the structure of the support can even collapse entirely. Catalytic tests were performed on the prepared materials. It was revealed, that in ethylene hydrogenation reaction the apparent activation energies for Pd and Pt porous nanorods were found to be 43.7±1.7 and 29.4±1.3 kJ/mol, respectively, which results are in good agreement with data described in the literature. Another example for catalytic test reactions was the hydrogenation of propene on “heterogenized” carbon nanotubes designed in our lab. In this case three different reaction pathways were observed. The apparent activation energies were 27.8±0.6, 12.0±0.2 and 4.8±0.2 kJ/mol for temperature ranges of 27-30, 31-41 and 42-105 °C, respectively. It can be concluded, that our research can be deemed successfully, however some questions remained unanswered while new questions arose during our experiments

Hegesztés hőterjedésének modellezése és validálása tompa varrat esetén

Kutatásunk célja, hogy összehasonlítsuk a virtuális modellben kapott szimulált értékeket a valódi, hegesztés közben mért hőterjedési értékekkel. Elsődleges cél, az egyes időpillanatokban mért hőmérsékleti értékek összehasonlítása a programban szimulált értékekkel. A virtuális modell pontos mása a készterméknek (akárcsak a prototípus, csak ez valójában nem létezik). Még mielőtt bármit gyártanának, előtte ezt a virtuális modellt vizsgálják, tesztelik és igénybevételeknek teszik ki. Ezen modellek vizsgálatának egy fontos részét képezi a kötéstechnológia. Sok alkatrész elkészítésénél kulcsfontossá-gú a hegesztés, és tudnunk kell, hogy ez milyen hatásokkal jár az alapanyagunk belső szerkezetében, a hőhatásövezetben és a kialakuló varratban

Heat Transfer Modeling and Validation in the Case of Butt Welded Joints

The aim of our work is to compare the results of a virtual model to measure heat transfer data for butt welded joints. The primary goal is to compare real-time measured temperature with the software simulated data. The virtual model is a copy of the real product, technically a virtual prototyping process is examined. Prior to any production process such as joining by butt welding, real process parameters are tested on the model and later by experiments. In the case of many parts, the joining process is a key technology, where knowledge of the thermal effects of welding on the microstructure in the heat affected zone and the joint are vital