Osnove fotokemije nanomaterialov - začetek izvajanja v študijskem letu 2025/26

Prvi cilj predmeta je podati študentom poglobljeno znanje o fotokemiji nanomaterialov. Nadalje študentje razvijejo razumevanje o interpretaciji in podajanju meritev v fotokemiji nanomaterialov. Nato študentje razvijejo znanje o principih delovanja modernih aplikacij, ki bazirajo na interakciji nanomateralov s sončnim sevanjem.

/

Fotokemija preučuje delovanje svetlobe na molekule in materiale. Razumevanje fotokemije omogoča razlago pojavov, ki jih poganja svetloba v naravi, kot so vid, fotosinteza in fotokataliza, materialov ali kemijskih reakcij z uporabo fluoroforov, slikovnih sredstev ali časovno odvisne spektroskopije ter razvoj sintetičnih na svetlobo odzivnih sistemov za zdravljenje bolezni ali proizvodnjo sončnih goriv. Fotokemijo urejajo kvantna kemija, vzbujena stanja in orbitale. Obsega 15 velikostnih redov časovnega razpona, od femtosekund pri absorpciji fotonov do minut ali ur pri fotoreakcijah ali fosforescenci.

Osnovni principi fotokemije v nanomaterialih
• Elektromagnetno sevanje
• Vzbujena stanja
• Reakcijski/relaksacijski procesi
• Neposredna in posredna fotoliza
• Reaktivni prehodni pojavi
• Nastanek reaktivnih kisikovih vrst
• Vrste reaktivnih kisikovih zvrsti
• Radikal superoksidnega aniona
• Hidroksilni radikali
• Singletni kisik
• Usode vzbujenih zvrsti
• Intramolekularni in medmolekularni prenos energije
• Kinetika v fotokemiji trdnih snovi
• Kvantni izkoristki in redi
• Kinetika emisijskega procesa
Osnove in unikatne lastnosti nanomaterialov
• Definicija nanomaterialov
• Obnašanje in usoda nanomaterialov v okolju
• Interakcija s svetlobo
• Rekombinacija in defekti
• Absorpcija
• Sipanje
Izkoriščanje sončne energije in moderne aplikacije z uporabo nanomaterialov
• Fotovoltaika vs. fotokataliza
• Primeri iz fotovoltaike
• Primeri iz fotokatalize
• Umetna fotosinteza
• Fotosinteza
• Z-shema
• Redukcija CO2
• Cepitev vode

• Razumeti koncept vzbujenega stanja in poznati različne metode, ki so na voljo za njihovo predstavitev.
• imeti pregled nad različnimi osnovnimi procesi, ki se lahko zgodijo po absorpciji fotona v molekuli
• znati pridobiti ali izračunati kvantne izkoristke iz eksperimentalnih podatkov
• interpretirati podatke časovno ločene absorpcijske in emisijske spektroskopije
• dobiti znanje o redoks potencialih v osnovnem in vzbujenem stanju
• razumeti rekombinacijo nabojev in kako jo zmanjšati
• razumeti fotokatalitske reakcije in mehanizme
• razumeti osnovni koncept umetne fotosinteze in proizvodnje goriva s pomočjo sončnega sevanja
• Izboljšati spretnosti pisanja znanstvenih poročil

Seminar o specifični tematiki, ki vključuje pregled znanstvenih člankov./Ustni izpit. 50/50

Doc. dr. Andraž Šuligoj
Dr. Andraž Šuligoj je leta 2015 doktoriral iz okoljskih znanosti na Univerzi v Novi Gorici v Sloveniji. Od takrat dela na Kemijskem inštitutu v Ljubljani v Sloveniji, od leta 2017 pa tudi na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani. V letih 2018–2019 je bil Fulbrightov štipendist na Univerzi v Cincinnatiju, Ohio, ZDA, pri prof. dr. Dionysiousu D. Dionysiouju. V letih 2019–2020 je bil podoktorski raziskovalec na inštitutu Technoun v Haifi, Izrael, pri prof. Yaronu Pazu. Dr. Andraž Šuligoj je prejel dve nagradi za najboljšo predstavitev mladih doktorjev na konferencah v letu 2018: 10. evropsko srečanje o sončni kemiji in fotokatalizi: okoljske aplikacije (SPEA10) in na 2. globalni konferenci o katalizi, kemijskem inženirstvu in tehnologiji. Leta 2019 je prejel nagrado ENMIX (European Nanoporous Materials Institute of Excellence) za izpostavljeno objavo v reviji Journal of Materials Chemistry A. Njegovo delo zajema okoljsko inženirstvo na podlagi fotokatalize za čiščenje zraka in dezinfekcijo vode ter samočistilne površine.

Doc. dr. Andraž Šuligoj
Dr. Andraž Šuligoj received his PhD in Environmental Sciences from the University of Nova Gorica, Slovenia, in 2015. Since then he has been working at the National Institute of Chemistry in Ljubljana, Slovenia, and from 2017 also at the Faculty of Chemistry and Chemical Technology at the University of Ljubljana, Slovenia. In 2018–2019 he was a Fulbright Scholar at the University of Cincinnati, Ohio, USA, with Prof. Dr. Dionysious D. Dionysiou. 2019–2020 he was a postdoctoral researcher at Tehnounion in Haifa, Israel with Prof. Yaron Paz. Dr. Andraž Šuligoj received two awards for the best presentation by young doctors at conferences in 2018: 10th European meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications (SPEA10) and at the 2nd Global Conference on Catalysis, Chemical Engineering & Technology. He received the ENMIX (European Nanoporous Materials Institute of Excellence) award for highlighted publication in the RCS Journal of Materials Chemistry A in 2019. His work covers environmental engineering based on photocatalysis for air purification and water disinfection applications and self-cleaning surfaces.

Izbrane objave / Selected bibliography – Nataša Novak Tušar

1. RAVBAR, Miha, MAVER, Ksenija, KNAFLIČ, Tilen, ARČON, Iztok, NOVAK TUŠAR, Nataša, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška, ŠULIGOJ, Andraž. Nickel-decorated ZnO nanoparticles for effective solar reduction of hexavalent chromium and removal of selected pharmaceuticals. Applied Surface Science. 2025, vol. 681, art. 161463, 13
   IF=7.4

2. ŠULIGOJ, Andraž, TRENDAFILOVA, Ivalina, MAVER, Ksenija, PINTAR, Albin, RISTIĆ, Alenka, DRAŽIĆ, Goran, ABDELRAHEEM, Wael H. M., JAGLIČIĆ, Zvonko, ARČON, Iztok, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, DIONYSIOU, Dionysios D., NOVAK TUŠAR, Nataša. Multicomponent Cu-Mn-Fe silica supported catalysts to stimulate photo-Fenton-like water treatment under sunlight. Journal of environmental chemical engineering. October. 2023, vol. 11, iss 5, p. 1-11.
   IF=7.7

3. ŠULIGOJ, Andraž, CERC KOROŠEC, Romana, ŽERJAV, Gregor, NOVAK TUŠAR, Nataša, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška. Solar-driven photocatalytic films: synthesis approaches, factors affecting environmental activity, and characterization features. Topics in current chemistry. 1 Oct. 2022, vol. 380, no. 6, p. 1-46.
   IF=8.6

4. YUA, Yuejun, ŠULIGOJ, Andraž, SHIDLOVSKY, Zach, SHACHAR, Dina, YARON, Sima, PAZ, Yaron. Towards on-demand photocatalysis: controlling the operation of a photocatalytic reactor based on real-time, automatic monitoring of toxicity towards the working bacteria of a proceeding bioreactor. Chemical engineering journal. 1 Apr. 2022, vol. 433, pt. 2, p. 1-12.
   IF=13.2

5. ŠULIGOJ, Andraž, KETE, Marko, ČERNIGOJ, Urh, FRESNO, Fernando, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška. Synergism in TiO2 photocatalytic ozonation for the removal of dichloroacetic acid and thiacloprid. Environmental research. Jun. 2021, vol. 197, p. 110982-1-110982-9
   IF=8.4

6. ŠULIGOJ, Andraž, PAVLOVIĆ, Jelena, ARČON, Iztok, RAJIĆ, Nevenka, NOVAK TUŠAR, Nataša. SnO2-containing clinoptilolite as a composite photocatalyst for dyes removal from wastewater under solar light. Catalysts. Feb. 2020, vol. 10, no. 2, p. 1-18.
   IF=4.1

7. ŠULIGOJ, Andraž, ARČON, Iztok, MAZAJ, Matjaž, DRAŽIĆ, Goran, ARČON, Denis, COOL, Pegie, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška, NOVAK TUŠAR, Nataša. Surface modified titanium dioxide using transition metals: nickel as a winning transition metal for solar light photocatalysis. Journal of materials chemistry A. 7. Jun. 2018, vol. 6, iss. 21, p. 9882-9892.
   IF=10.7

8. ŠULIGOJ, Andraž, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška, RISTIĆ, Alenka, MAZAJ, Matjaž, VERHOVŠEK, Dejan, NOVAK TUŠAR, Nataša. TiO2−SiO2 films from organic-free colloidal TiO2 anatase nanoparticles as photocatalyst for removal of volatile organic compounds from indoor air. Applied catalysis. B, Environmental. May 2016, vol. 184, p. 119-131.
   IF=9.4