|
|
Studium přípravy a katalytické aktivity dopovaných ABO3 perovskitů pro syntézu vodíku.
Dobeš, Jiří ; Cihlář, Jaroslav (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou perovskitových oxidů glycinovou syntézou, jejich následnou charakterizací a analýzou katalytické aktivity. Především je diskutována krystalografická struktura. V teoretické části byly nejdříve shrnuty dostupné informace o vlastnostech a použití perovskitových oxidů. V experimentální části práce pak byla provedena příprava perovskitových oxidů a byly provedeny vybrané chemické analýzy. Dále byla provedena katalytická aktivita vybraných perovskitů a byla znázorněna jejich krystalová struktura.
|
|
|
Fotokatalytický rozklad vody oxidovými polovodiči modifikovanými grafenem/grafenoxidem
Marek, Jiří ; Čáslavský, Josef (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na téma alternativního získávání vodíku jako energetického zdroje budoucnosti pomocí fotokatalytického rozkladu vody v přítomnosti polovodičových materiálů - zejména modifikovaného a nemodifikovaného TiO2. Cílem práce jsou syntézy nanostrukturních oxidových, grafen/grafenoxidových částic a jejich kompozitů a studium jejich struktury a fotokatalytických vlastností při fotolýze vody. Produkty syntéz jsou popsány z hlediska jejich fázového složení, měrného povrchu a fotokatalytické aktivity. Základním přínosem práce je popis vlivu alkalických chelátových činidel na hydrotermální nízkoteplotní syntézu bifázového TiO2 a dále popis vlivu modifikace bifázového TiO2 grafenem resp. grafenoxidem na výslednou fotoaktivitu kompozitů.
|
|
|
Processing and Properties of 1D and 2D Boron Nitride Nanomaterials Reinforced Glass Composites
Saggar, Richa ; Cihlář, Jaroslav (oponent) ; Tatarko, Peter (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
Glasses and ceramics offer several unique characteristics over polymers or metals. However, they suffer from a shortcoming due to their brittle nature, falling short in terms of fracture toughness and mechanical strength. The aim of this work is to reinforce borosilicate glass matrix with reinforcements to increase the fracture toughness and strength of the glass. Boron nitride nanomaterials, i.e. nanotubes and nanosheets have been used as possible reinforcements for the borosilicate glass matrix. The tasks of the thesis are many fold which include: 1. Reinforcement of commercially derived and morphologically different (bamboo like and cylinder like) boron nitride nanotubes in borosilicate glass with the concentration of 0 wt%, 2.5 wt% and 5 wt% by ball milling process. Same process was repeated with reinforcing cleaned boron nitride nanotubes (after acid purification) into the borosilicate glass with similar concentrations. 2. Production of boron nitride nanosheets using liquid exfoliation technique to produce high quality and high aspect ratio nanosheets. These boron nitride nanosheets were reinforced in the borosilicate glass matrix with concentrations of 0 wt%, 2.5 wt% and 5 wt% by ball milling process. The samples were consolidated using spark plasma sintering. These composites were studied in details in terms of material analysis like thermo-gravimetric analysis, detailed scanning electron microscopy and transmission electron microscopy for the quality of reinforcements etc.; microstructure analysis which include the detailed study of the composite powder samples, the densities of bulk composite samples etc; mechanical properties which include fracture toughness, flexural strength, micro-hardness, Young’s modulus etc. and; tribological properties like scratch resistance and wear resistance. Cleaning process of boron nitride nanotubes lead to reduction in the Fe content (present in boron nitride nanotubes during their production as a catalyst) by ~54%. This leads to an improvement of ~30% of fracture toughness measured by chevron notch technique for 5 wt% boron nitride nanotubes reinforced borosilicate glass. It also contributed to the improvement of scratch resistance by ~26% for the 5 wt% boron nitride nanotubes reinforced borosilicate glass matrix. On the other hand, boron nitride nanosheets were successfully produced using liquid exfoliation technique with average length was ~0.5 µm and thickness of the nanosheets was between 4-30 layers. It accounted to an improvement of ~45% for both fracture toughness and flexural strength by reinforcing 5 wt% of boron nitride nanosheets. The wear rates reduced by ~3 times while the coefficient of friction was reduced by ~23% for 5 wt% boron nitride nanosheets reinforcements. Resulting improvements in fracture toughness and flexural strength in the composite materials were observed due to high interfacial bonding between the boron nitride nanomaterials and borosilicate glass matrix resulting in efficient load transfer. Several toughening and strengthening mechanisms like crack bridging, crack deflection and significant pull-out were observed in the matrix. It was also observed that the 2D reinforcement served as more promising candidate for reinforcements compared to 1D reinforcements. It was due to several geometrical advantages like high surface area, rougher surface morphology, and better hindrance in two dimensions rather than just one dimension in nanotubes.
|
|
|
Studium přípravy a struktury nanovláken anorganických a organických biomateriálů
Ručková, Jana ; Částková,, Klára (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem přípravy a struktury nanovláken anorganických a organických biomateriálů. Nanovlákna chitosanu, polykaprolaktonu a jejich částicových kompozitů s hydroxyapatitem byla připravována metodou odstředivého zvlákňování využívající k tvorbě vláken odstředivých sil. Studovaná nanovlákna by měla v budoucnosti najít uplatnění v kostním tkáňovém inženýrství. Experimentální část práce začala syntézou nanočástic hydroxyapatitu a přípravou polymerních roztoků a kompozitních suspenzí o různých koncentracích, které byly svými vlastnostmi vhodné pro odstředivé zvlákňování. Roztoky a suspenze byly charakterizovány hustotou a viskozitou v závislosti na teplotě a koncentraci polymeru v roztoku. Nanovlákna byla tvořena metodou odstředivého zvlákňování při různých rychlostech otáčení zvlákňovací hlavy za použití dvou velikostí kolektoru. Byla zkoumána závislost tloušťky vláken na rychlosti zvlákňování, velikosti kolektoru a koncentraci polymeru v roztoku. U nanovláken polykaprolaktonu a kompozitních nanovláken hydroxyapatit/polykaprolakton byla testována biologická aktivita pomocí SBF roztoku.
|
|
|
Příprava a vlastnosti fotokatalytických keramických materiálů
Strejček, Josef ; Maca, Karel (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
V práci byly studovány dvě metody přípravy keramických katalytických perovskitových materiálů pro fotochemický rozklad vody nebo pro parciální oxidaci metanu. Metoda založená na mechanochemické aktivaci a vysokoteplotní reakci v tuhé fázi umožnila připravit většinou jednofázové perovskity InVO4, InNbO4, InTaO4, EuVO4, EuNbO4 a EuTaO4. Pseudo sol-gel syntéza kombinovaná s vysokoteplotní reakcí umožnila připravit buď jednofázové perovskity nebo produkty obsahující více než 90% perovskitové fáze typu Sm-Ca-Co-Al-O.
|
|
|
Syntéza a vlastnosti keramických nanočásticových materiálů na bázi aniontově dopovaných kompozitních oxidů titanu
Kašpárek, Vít ; Veselý, Michal (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Práce se zabývá studiem syntézy anatasu a jeho aniontovým dopováním nitridací. Připravené produkty byly použity jako fotokatalyzátory pro studium fotochemického štěpení vody za vzniku vodíku. Nízkoteplotní anatas byl připraven při 80 °C a karbo-nitridace byla provedena při 500 °C v atmosféře amoniak/tetrachlormetan. Byl studován vliv stříbra na nízkoteplotní krystalizaci anatasu reakcí tetraisopropoxidu titaničitého ve vodě. Nanočástice stříbra vznikaly redukcí dusičnanu stříbrného s D-glukosou a citronanem sodným. Jedním z výsledků práce je návrh přímé nízkoteplotní syntézy anatasu z tetraisopropoxidu titaničitého a komplexujícího činidla (citronan sodný, citronan amonný a kyselina citronová). Studiem fotokatalytického rozkladu vody v přítomnosti 20 % obj. methanolu bylo zjištěno, že nejvyšší reaktivitu má vzorek anatasu připravený s kyselinou citronovou a kokatalyzátorem Pt (0,5 %) v UV/VIS oblasti. Jeho aktivita dosahovala 38,6 % standardu oxidu titaničitého (Degussa P25). Dopování dusíkem nevedlo ke zvýšení fotokatalytické aktivity.
|
|
|
Vrstevnaté keramické kompozitní materiály - příprava, struktura a vlastnosti
Drdlík, Daniel ; Maca, Karel (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Byla zpracována literární rešerše na téma vrstevnaté keramické materiály zahrnující popis keramických materiálů a metod nanášení keramických vrstev. Byla navržena metodika přímého měření hmotnosti depozitu pro přesný popis kinetiky jednosložkových materiálů. Byla popsána teoretická závislost kinetiky elektroforetické depozice a srovnána s experimentálními daty. Byla připravena řada elektroforetických depozic s cílem lépe popsat kinetiku elektroforetické depozice při různých konstantních proudech. Bylo provedeno hodnocení depozitů získaných elektroforetickou depozicí z hlediska výsledné hustoty po žíhání a po procesu slinování. Dále bylo provedeno měření velikosti pórů. Rovněž byly provedeny série měření tvrdosti a získané hodnoty srovnány s danými elektrickými podmínkami připravených depozic. Byl zjištěn pokles tvrdosti s rostoucím proudem, což ve shodě s měřením hustoty ukázalo na nižší stupeň uspořádanosti struktury při vyšších rychlostech ukládání částic v hutný nevodivý depozit. Pomocí podrobných poznatků o funkci kinetiky keramických materiálů za konstantního proudu I=5 mA byl připraven vrstevnatý keramický kompozitní materiál z keramických materiálů na bázi Al2O3 a ZrO2.
|
|
|
Studium perovskitových oxidových katalyzátorů pro parciální oxidace metanu
Cihlář, Jaroslav ; Hanykýř, Vladimír (oponent) ; Čapek,, Libor (oponent) ; Čičmanec,, Pavel (vedoucí práce)
Studium bylo provedeno na perovskitových systémech obecného vzorce A1-xA‘xB1-yB‘yO3± (A=La, Sm, A´=Ca, B´=Al, B=Co,Fe,Mn a Cr) . Zkoumané perovskitové oxidy byly syntetizovány polymeračními metodami a charakterizovány rentgenovou strukturní analýzou, BET, SEM a EDX. TPD spektra a katalytické testy byly provedeny ve vysokoteplotním reaktoru s pístovým tokem a analyza produktů provedena hmotnostním spektrometrem. Bylo zjištěno, že oxidace metanu při poměrech O2/CH40,5 silně závisí na teplotě. Při teplotách mezi 300-700oC dochází k úplné oxidaci metanu na oxid uhličitý a vodu, zatímco při teplotách nad 700oC probíhá parciální oxidace metanu (POM) na vodík a oxid uhelnatý (syngas). To je vysvětlováno rovnováhou O2 mezi plynnou fází a pevným perovskitem. Bylo použito osm perovskitových systémů, na kterých probíhají tyto reakce stejným způsobem. Reformace probíhá nad teplotu 700oC. Mezi nejlepší katalytické systémy patřily perovskity typu kobaltitu a feritu. Na základě získaných výsledků byl navržen pro oxidace a reformace perovskitovými systémy Mars van Krevelenův mechanismus. Bylo dokázáno, že POM probíhá dvoustupňovým mechanismem. V první kroku vznikají produkty úplné, totální oxidace (TO), které v druhém kroku přecházejí na syntézní plyn (H2+CO).
|
|
|
Kompozitní stomatologické biomateriály - struktura, analýza a vlastnosti
Matoušek, Aleš ; Vaněk,, Jiří (oponent) ; Lapčík,, Lubomír (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
V této práci byl zkoumán vliv velikosti zrn na bioaktivitu oxidových keramik ZrO2, Al2O3 a HA. Biologická aktivita byla porovnána u keramik od velikosti zrn 100 nm až po 10 m a různou povrchovou drsností. K přesnému popsání testovaných materiálů byly provedeny keramografické analýzy. K hodnocení biologických vlastností keramik byly použity dilatační testy in-vitro výluhové a přímé. Byly použité buněčné testovací linie osteoblastoidní MG63, fibroblastoidní L929 a epiteliální HeLa. Vliv velikosti zrn na biologickou odezvu keramik se projevil pouze u těles s tepelně zvýrazněným reliéfem. U tepelně leptaných nanokrystalických vzorků byla zjištěna vyšší plocha pokryvu buněk než u keramik s hrubší mikrostrukturou. Biologické testy na vrstevnatých kompozitech Al2O3×ZrO2 ukázaly selekci buněk podle typu materiálu, s preferenčním pokrytím povrchu ZrO2. Zvýšená biologická odezva nanokrystalického ZrO2 byla detailně ověřena na keramických substrátech ZrO2, Al2O3 a SiO2 s nanokrystalickým povlakem ZrO2. Byl nalezen optimální technologický postup pro vytvoření nedefektních povlaků. Slinuté povlaky byly testovány in-vitro buněčnými liniemi HeLa, L929 a MG63 po dobu až 72 hodin. Výsledky biologických testů nanokrystalických povlaků odpovídaly výsledkům objemových nanokrystalických keramik ZrO2 se zvýrazněným reliéfem.
|
|
|
Studium syntézy a struktury keramických perovskitových materiálů pro energetické aplikace
Strejček, Josef ; Bartoníčková, Eva (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
V práci byla studována metoda výroby vícesložkových perovskitových keramických materiálu, takzvaná „glycin- nitrátová syntéza“ kombinovaná s vysokoteplotní reakcí v tuhé fázi. Touto metodou byly pripraveny dva typy perovskitových soustav. První byla na bázi LaNiO3 dopovaným vápníkem a hliníkem a druhá na bázi SmFeO3 dopovaným vápníkem a niklem nebo kobaltem. Tato metoda umožnila pripravit bud jednofázové perovskity, nebo perovskity s malým procentem nezreagovaného niklu ve forme oxidu. V soustavách obsahujících nikl i vápník vznikaly další fáze bohaté na vápník a nikl.
|
host ::
RSS.