План на изследванията и на дейностите, изпълнявани от участниците и членовете на научния колектив

Описание на работна програма на проекта

Изследванията по предлагания проект ще се извършват последователно паралелно в 6 работни пакета, описани накратко по-долу:

РП1. Синтез на керамични пигменти на основа ДИОПСИД дотиран с d – преходни елементи и използване на традиционни суровини:

– Синтез на пигментите по технологията на твърдофазно спичане чрез въвеждане на различни хромофорни d-преходни метали: V, Cr, Mn, Ni, Co, Fe;

– Провеждане на експерименти по синтезирането на керамични пигменти на основата на диопсид чрез използване на нискотемпературната зол-гел технология. Сравняване на получените резултати от двата метода;

– Определяне на оптималните параметри за синтез на пигментите – температура на изпичане и задръжка при максималната температура, вид и количество на минерализатора.

РП2. Синтез на керамични пигменти на основа ДИОПСИД дотиран чрез f – преходни елементи и използване на традиционни суровини:

– Синтез на пигментите по технологията на твърдофазно спичане чрез въвеждане на различни хромофорни f – преходни елементи: La, Pr, Nd, Er;

РП 3. Изследване на структурни характеристики, свойствата и механизма на образуване на цвета на синтезираните пигменти на основата на ДИОПСИД:

Характеризиране на получените пигменти чрез прахов рентгенофазов анализ (XRD), инфрачервена спектроскопия (FT-IR), Раманова спектроскопия, сканираща електронна микроскопия (SEM- WDS), трансмисионна микроскопия (HR TEM),оптична спектроскопия (UV-VIS-NIR), измерване на цвета, електронен пара-магнитен резонанс и др.;
Изяснявяне механизмите на изоморфното заместване в кристалната структура на основната фаза и механизмите на цветообразуване. Кристалохимичен анализ на синтезираните пигменти;
Установяване от фундаментална гледна точка на закономерностите и корелационните зависимости състав-структура-свойства за новите керамични пигменти на база минерала диопсид.

РП4. Синтез на керамични пигменти на основа АВГИТ дотиран с d – преходни елементи и използване на традиционни суровини:

Синтез на пигментите по технологията на твърдофазно спичане чрез въвеждане на различни хромофорни d – преходни елементи: V, Cr, Mn, Co, Fe;
Определяне на оптималните параметри за синтез на пигментите – температура на изпичане и задръжка при максималната температура, вид и количество на минерализатора;
Характеризиране на получените пигменти чрез прахов рентгенофазов анализ, ИЧ – спектроскопия, Раманова спектроскопия, сканираща електронна микроскопия, трансмисионна микроскопия, оптична спектроскопия, измерване на цвета, електронен пара-магнитен резонанс и др.

РП5. Синтез на керамични пигменти на основа ДИОПСИД и АВГИТ чрез използване на отпадъци:

Охарактеризиране на отпадните продукти: катализатори от Лукойл-Нефтохим, Бургас и ванадиева контактна маса от Аурубис България – определяне на техния фазов и химичен състав, морфология, структурни, термични и спектрални характеристики.
Преизчисляване състава на пигментите в зависимост от съдържанието на различните оксиди и химичния състав на отпадните суровини;
Синтез на пигментите по технологията на твърдофазно спичане чрез използване на отпадните суровини. Определяне на оптималните параметри за синтез на пигментите;
Температура на изпичане и задръжка при максималната температура, вид и количество на минерализатора.
Характеризиране на получените пигменти чрез прахов рентгенофазов анализ (XRD), инфрачервена спектроскопия (FT-IR), Раманова спектроскопия, сканираща електронна микроскопия(SEM- WDS), трансмисионна микроскопия (HR TEM),оптична спектроскопия (UV-VIS-NIR), измерване на цвета, електронен пара-магнитен резонанс и др.

РП6. Управление на проекта и разпространение на получените резултати:

Научно управление на проекта и отчитане на получените резултати;
Административно и финансово управление на проекта;
Разпространение на получените резултати сред научната общност, студентите от Русенски Университет и широката общественост;
С оглед осигуряване на маскимална видимост на работата по проекта и получените резултати се предвижда изготвяне на уебсайт на проекта;
Контрол върху качеството на изследванията и съблюдаването на предвидените срокове;
Докладване на извършените дейности на конференции или симпозиуми в страната или в чужбина и обобщаване на получените резултати в научни публикации;
Отчитане на получените резултати чрез междинен и краен отчет.

График за изпълнение на проекта

График за изпълнението проекта

План за управление на проекта

Планът за управление на проекта определя организацията, последователността, управлението и отговорностите на партньорските организации – Русенски Университет, филиал Разград и ИМК – БАН.

Научно управление.

Ръководителят на проекта доц. д-р Цветан Димитров от Русенски университет вече има зад гърба си успешно ръководен проект към ФНИ – през 2010 г, който е получил отлична оценка и респ. е получил 100 % финансиране. Това показва, че научният и административен ръководител на настоящия проект има опит в работата и в управление на проекти.

Ръководителят на проекта доц. д-р Цветан Димитров:

Координира цялата дейност с ФНИ;
Гарантира, че препоръките по изпълнение на Проекта се изпълняват своевременно;
Контролира изпълнението на Проекта регулярно и дава насоки, за да се гарантира навременното изпълнение;
Координира решения, промени и изпълнението на Проекта с Фонд „Научни изследвания“;
Подготвя и предоставя междинни и окончателни научни и финансови отчети на Фонд „Научни изследвания“.

Ръководителят на проекта доц. д-р Цветан Димитров от Русенски университет и доц. д- р Росица Титоренкова- ръководител на колектива от партньорската организация ИМК-БАН ще координират последователността на задачите и тяхното реализиране. Съвместно с колектива, те ще разпределят кратките работни посещения на участниците в проекта и участието в научни форуми. Очаква се, че активното сътрудничество между двете организации, съвместните експерименти, дискусии и анализи ще създадат стимулираща атмосфера, която да повиши квалификацията на всички участници в екипа и да подкрепи студентите за тяхна самостоятелна научна работа.

Специфичните отговорности на двамата ръководители на екипите включват:

· Ръководят екипите от съответната организация

· Управляват делегираните бюджети съгласно работните пакети и финансовия план.

· Координират дейностите на групите от двете организации

· Контролират изпълнението на задачите съгласно графика.

Групата вече е установила сътрудничество и има опит в съвместна работа и в публикационна дейност. Групата ще се събира извънредно, за да обсъжда докладите в предстоящи участия на научни форуми, което ще даде възможност за изява и трениране на презентационни умения на младите колеги.

Административно управление. Административната страна на проекта, за разлика от научната, ще бъде организирана чрез разделяне на отговорностите между отделните членове на консорциума.

От страна на целия консорциум доц. д-р Цветан Димитров ще е адмистративен ръководител на проекта. Той ще следи всички дейности, включително финансовото управление в консорциума и ще ги координира.

Ще се провеждат регулярни срещи както на членовете на екипите във всяка научна организация, така и между двата члена на консорциума. Всяка среща ще се протоколира.

Финансово управление. Финансовото управление на проекта ще се осъществява от ръководителя на проекта доц. д-р Цветан Димитров, с помощта на главния счетоводител на Русенски Университет. Отделно, счетоводният отдел на Института по минералогия и кристалография „Акад. Иван Костов“ ще следи за разходите на групата от звеното

Очаквани резултати от изпълнението на проекта

Описание на очакваните резултати, свързани с нови знания

Очакваните резултати, произтичащи от реализацията на проекта, са следните:

Доказване на възможността за синтезиране на нови керамични пигменти и нови цветове на база диопсид-авгитова матрица чрез добавяне на хромофорни примеси;
Определяне на параметрите на синтеза, вида на примесните йони и концентрация за получаване на двуфазови и еднофазови пигменти;
Намиране на зависимости между вида на дотиращия елемент и структурните и кристалохимични характеристики;
Доказване или отхвърляне на възможността за използване на отпадъчни суровини за синтез на керамични пигменти;
Намиране на нови или модифицирани оптични и физични свойства на новите керамики за други функционални приложения;
Усъвършенстване и издигане на качеството на научната работа, израстване на членовете на работния колектив чрез нарастване на публикационната дейност, чрез защита на магистърски тези и един дисертационен труд на работещите по тематиката студенти и докторант.
Нарастване на публикационната дейност.

Принос към решаване на проблеми, свързани с обществени предизвикателства

Настоящият проект определено ще има съществен принос за търсене и намиране на решения на актуални и значими обществени предизвикателства, свързани най-вече с екологични проблеми. Основен компонент на замърсяването на околната среда и нарушаване на екологичното равновесие е получаването на опасни вещества и отпадъци. Това ориентира научните изследвания в посока към намиране на нови технологии и методи за тяхното оползотворяване. Поради това, разработването на нови пигменти цели постигане на наситени цветове в устойчива матрица чрез включване на по-ниски концентрации хромофорни елементи. Освен това, друга задача, поставена в настоящия проект е свързана с оползотворяването на отпадъчни суровини като целѝ намиране на решение на значими проблеми, произтичащи от натрупването на вредни и потенциално опасни за здравето токсични елементи, каквито са катализаторите от нефтопреработването и ванадиевата контактната маса.

Например за една нефтена рафинерия, преработваща 7 000 000 тона за година нефт, използва между 50 и 100 т/год. катализатор. В нефтопреработвателните предприятия се използват много катализатори в процесите като каталитичен крекинг, каталитичен реформинг, хидроочистване (хидрообезсерване), а също и при производството на нефтохимикали свързани с процесите на деалкилиране. Известни са три типа катализатори за каталитичен крекинг, които представляват природни активирани алумосиликати, синтетични аморфни алумосиликати и синтетични кристални алумосиликати. Първият промишлен катализатор за реформинг е алумомолибденовият – МоО₃/ Al₂O_3.При процесите на хидрообезсерване на дизелови и бензинови фракции най-широко използваните катализатори са алумо-кобалтмолибденовите (АКМ) и алумо-никелмолибденовите (АНМ). За каталитично деалкилиране при производството на бензол и толуол се използват хетерогенни катализатори MoO₃, CoO, NiO или Cr₂O₃, нанесени на Al₂O₃.

В процеса на производство на сярна киселина при окислението на серния диоксид се използва ванадиева контактна маса (ВКМ). Консумацията за година е между 5 и 6 тона, като използваната ВКМ се депонира. Поради това, една от задачите в проектното предложение е фокусирана върху характеризирането и използването на тези суровини за синтез на керамични пигменти.

Важен акцент в настоящия проект е сътрудничеството между двете организации, което цели развитие на университетите и научните звена извън столицата, в синхрон с обществените предизвикателства за балансирано развитие на научните изследвания.

Повишаване капацитета на кандидатстващата/ите организация/и и квалификацията на членовете на колектива

Чрез работата по проекта, членовете на научния колектив ще обогатят своя професионален и научен опит в тематиката и в използването на различни съвременни методи за характеризиране на материалите. За бъдещото развитие на членовете на работния колектив, влияние ще окаже запознанството, контакта и съвместната работата с български и чуждестранни изследователи.

В състава на работния колектив са включени трима студенти, един докторант и един постдокторант. Работата по темата ще допринесе съществено за тяхното образователно, научно и творческо израстване и развитие. Те ще получат възможност за работа в различни лаборатории, където ще провеждат анализи и ще обработват данните със специализиран софтуер, ще дискутират резултатите и интерпретацията на данните. Ще обменят опит по планиране и провеждане на експерименти, свързани с разработки по темата, като по този начин ще натрупат голям експериментален и теоретичен материал за бъдещата си научна работа. Ще се запознаят със съвременни методи и оборудване, което ще ги изгради като добри специалисти.

Чрез изпълнението на проекта ще се закупи основно оборудване за нуждите на лабораторията за синтез в Русенски Университет. Това ще допринесе за издигане на качеството на научната работа, съобразено с изискванията и нормите на съвременните световни научни изследвания /в съответствие с приоритетите на Националната стратегия за развитие на научните изследвания 2017-2030/.

Разработките по темата ще бъдат представени на национални и международни научни форуми, ще се докладват на симпозиуми и конференции, което допълнително ще оформи професионалното израстване на членовете на колектива.

В периода на работа по темата, към колектива ще бъдат привлечени допълнително дипломанти, студенти и лаборанти за извършване на научна работа, анализи и експерименти. Това в дългосрочен план ще ангажира млади хора и ще положи началото на тяхното бъдещо научно и творческо развитие.

Проучването ще бъде подпомогнато от различни обучаващи дейности, включително семинари, тематични курсове и специализирани визити в експертните центрове.

Семинарите ще дадат възможност на младите членове на групата да усвоят и практикуват умението за изнасяне на лекции пред широка публика. Те ще получат полезни съвети от по-старшите изследователи в групата и от експертите, включени в проекта.

Специализираните посещения ще позволят на всички членове на групата да почувстват академичната атмосфера на други лаборатории. По време на тези посещения те ще се срещнат с по-обширна група от хора, свързани с тематиката и ще обменят опит.

Очаква се да се повиши квалификацията на членове от колектива: докторант Цветалина Ибрева да защити успешно дисертация, постдокторантката гл. ас. д-р Илияна Николова да се подготви за предстоящо хабилитиране и студентите Боян Андреев и Генади Янков да подготвят дипломните си работи, на база изследванията по тематиката на проекта.

Очаква се да се повиши публикационната дейност и качеството на публикациите в двете организации – Университет Русе и ИМК- БАН.