dr inż. Zofia Grażyna Żukowska

p.347, kontakt: e-mail

Zainteresowania badawcze:

Badania polimerowych elektrolitów za pomocą spektroskopii FT-IR i Ramanowskiej; receptory anionów w elektrolitach polimerowych; synteza i struktura żelowych elektrolitów polimerowych;
Elektrolity polimerowe są ważnym przedmiotem badań ze względu na możliwość zastosowania ich w takich urządzeniach, jak baterie, akumulatory, wyświetlacze lub okna elektrochromowe i ogniwa paliwowe działające w szerokich zakresach temperatur (np. od -50oC do 200oC). Mimo szeroko zakrojonych badań, mechanizm przewodnictwa jonowego w elektrolitach polimerowych, jak i budowa granic międzyfazowych elektroda-elektrolit ciągle czekają na dokładny opis. Oddziaływania między składnikami elektrolitu mające wpływ na właściwości elektrolitu można z powodzeniem badać różnorakimi metodami spektroskopowymi. Na przykład poprzez obserwację intensywności drgań anionów, spektroskopia Ramanowska i FT-IR umożliwiają nam zmierzenie stężenia wolnych jonów, par jonowych i multipletów jonowych w domieszkowanych materiałach, takich jak poliglikole kompleksowane solami litu lub sodu, albo rozpuszczalniki kompleksowane mocnymi kwasami. Analiza wielokrotnie nałożonych widm jest możliwa dzięki dwuwymiarowej analizie kowariancji widm FT-IR lub Ramanowskich. NMR umożliwia badanie środowiska i relaksacji kationów w jonowych przewodnikach litowych lub protonowych, takich jak polietery domieszkowane solami litu lub sodu, albo elektrolity żelowe przewodzące jony litu lub protony. Dyfuzja protonów w żelach przewodzących protony może być mierzona za pomocą NMR ze statycznym gradientem pola. Wysokorozdzielcze NMR, jak i dwuwymiarowe techniki NMR, takie jak 31P-1H TOCSY (korelacyjna spektroskopia zupełna) NMR lub 1H-1H COSY (spektroskopia korelacyjna) NMR dostarczają informacji na temat struktury matrycy polimerowej.
Rozwój stałych elektrolitów polimerowych (SPE) jest ograniczony ze względu na ich niskie przewodnictwo kationów litowych - σLi+ - (jest to wynikiem słabej dysocjacji soli litowej w polimerze), a także niską liczbę przenoszenia kationów litowych - t+ (co jest spowodowane niską ruchliwością kationów w matrycy polimerowej w porównaniu do ruchliwości anionów). Jedną z metod na zwiększanie liczby przenoszenia kationów bez zmniejszania przewodnictwa w membranach PEO (poli(tlenku etylenu)) jest wiązanie anionów, a więc ich pułapkowanie, za pomocą dodatków zawierających obojętne ładunkiem receptory anionów. Grupa PIRG prowadzi prace nad receptorami anionów różnych typów: organicznymi związkami makrocyklicznymi, napełniaczami nieorganicznymi ze zaktywowanymi grupami powierzchniowymi, oraz związkami boroorganicznymi.

Wybrane publikacje:

  • Żukowska, G.Z., Dranka, M., Jankowski, P., Poterała, M., Bitner-Michalska, A., Marcinek, M.Ł. Insight on the conductivity mechanism in sodium 4,5-dicyano-2-trifluoromethyl-imidazolide-poly (ethylene oxide) system (2018) Electrochimica Acta, 291, pp. 161-167. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.09.073
  • Syta, O., Wagner, B., Bulska, E., Zielińska, D., Żukowska, G.Z., Gonzalez, J., Russo, R. Elemental imaging of heterogeneous inorganic archaeological samples by means of simultaneous laser induced breakdown spectroscopy and laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry measurements (2018) Talanta, 179, pp. 784-791. DOI: 10.1016/j.talanta.2017.12.011
  • Dranka, M., Jankowski, P., Zukowska, G.Z. Snapshots of the Hydrolysis of Lithium 4,5-Dicyanoimidazolate-Glyme Solvates. Impact of Water Molecules on Aggregation Processes in Lithium-Ion Battery Electrolytes (2018) Journal of Physical Chemistry C, 122 (6), pp. 3201-3210. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b11145
  • Dranka, M., Zukowska, G.Z., Jankowski, P., Plewa-Marczewska, A., Trzeciak, T., Zachara, J. Coordination Abilities of 4,5-Dicyano-2-(trifluoromethyl)imidazolate Anion toward Sodium Cation: Structural and Spectroscopic Studies of Solid and Liquid Glyme-Solvated Electrolyte Systems (2017) Journal of Physical Chemistry C, 121 (48), pp. 26713-26721. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b09705
  • Bitner-Michalska, A., Nolis, G.M., Zukowska, G., Zalewska, A., Poterała, M., Trzeciak, T., Dranka, M., Kalita, M., Jankowski, P., Niedzicki, L., Zachara, J., Marcinek, M., Wieczorek, W. Fluorine-free electrolytes for all-solid sodium-ion batteries based on percyano-substituted organic salts (2017) Scientific Reports, 7, art. no. 40036, . DOI: 10.1038/srep40036
  • Jankowski, P., Zukowska, G.Z., Dranka, M., Marczewski, M.J., Ostrowski, A., Korczak, J., Niedzicki, L., Zalewska, A., Wieczorek, W. Understanding of Lithium 4,5-Dicyanoimidazolate-Poly(ethylene oxide) System: Influence of the Architecture of the Solid Phase on the Conductivity (2016) Journal of Physical Chemistry C, 120 (41), pp. 23358-23367. DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b07058
  • Jankowski, P., Dranka, M., Zukowska, G.Z. Structural studies of lithium 4,5-dicyanoimidazolate-glyme solvates. 2. Ionic aggregation modes in solution and PEO matrix (2015) Journal of Physical Chemistry C, 119 (19), pp. 10247-10254. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b01826
  • Jankowski, P., Dranka, M., Zukowska, G.Z., Zachara, J. Structural Studies of Lithium 4,5-Dicyanoimidazolate-Glyme Solvates. 1. from Isolated Free Ions to Conductive Aggregated Systems (2015) Journal of Physical Chemistry C, 119 (17), pp. 9108-9116. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b01352
  • Niedzicki, L., Zukowska, G.Z., Bukowska, M., Szczeciński, P., Grugeon, S., Laruelle, S., Armand, M., Panero, S., Scrosati, B., Marcinek, M., Wieczorek, W. New type of imidazole based salts designed specifically for lithium ion batteries (2010) Electrochimica Acta, 55 (4), pp. 1450-1454. DOI: 10.1016/j.electacta.2009.05.008
  • Plewa, A., Chyliński, F., Kalita, M., Bukat, M., Parzuchowski, P., Borkowska, R., Siekierski, M., Zukowska, G.Z., Wieczorek, W. Influence of macromolecular additives on transport properties of lithium organic electrolytes (2006) Journal of Power Sources, 159 (1 SPEC. ISS.), pp. 431-437. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2006.02.041
dr inż. Zofia Grażyna Żukowska