|
| |
|
| |
|
|
Preparation and characterization of nanomaterials for electrochemical energy storage
Bouša, Milan
Výzkum (nejen) uhlíkatých nanomateriálů v čele s grafenem je v současné době jednou z nejčastěji studovaných oblastí materiálové fyziky a chemie, zejména díky mimořádným vlastnostem těchto materiálů vhodným k využití pro konverzi a uchování energie. Během syntézy grafenu a následné manipulace však dochází k narušování jinak téměř ideální krystalové struktury grafenu a tím i ke změně jeho elektronických vlastností. Proto je naprosto nezbytné mít strukturu grafenu "pevně pod kontrolou", čehož je možné dosáhnout pouze vývojem a použitím pokročilých instrumentálních metod. Grafen může být snadno připraven oxidací a následnou exfoliací grafitu za vzniku tzv. oxidu grafenu. Jedná se o materiál o tlouštce několika málo vrstev grafitu, který má na svém povrchu navázané funkční skupiny obsahující kyslík, které narušují unikátní, sp2 hybridizovanou síť uhlíkových atomů a tedy i elektronovou strukturu grafenu. Z tohoto důvodu je pro některé aplikace nutné podrobit oxid grafenu alespoň částečné redukci. V první části této práce je detailně studována jeho elektrochemická redukce za pomoci fotoelektronové, infračervené a především Ramanovy spektroskopie. Dosažené výsledky byly dále porovnávány s referenčním neoxidovaným materiálem. Možné využití tohoto procesu je demonstrováno na elektrochemické aktivaci...
|
|
|
ELECTROCHEMICAL STUDY OF CuSCN INORGANIC HOLE-TRANSPORT MATERIAL FOR SOLAR CELLS PREPARED BY ELECTRODEPOSITION FROM AQUEOUS SOLUTION
Vlčková Živcová, Zuzana ; Mansfeldová, Věra ; Bouša, Milan ; Kavan, Ladislav
A comparative study is reported for electrodeposited copper(I) thiocyanate layers (ca. 500 nm) on two types of conductive/semiconductive substrates: i) carbon (boron-doped diamond_BDD, glass-like carbon_GC), and ii) carbon-free F-doped SnO2 conducting glass (FTO). SEM and Raman evidence that electrodeposition from aqueous solution results in homogenous CuSCN layers with dominant thiocyanate ion bounded to copper through its S-end (Cu−SCN bonding), as in spin-coated CuSCN layers. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) confirms the p-type semiconductivity of layers with a flatband potential from 0.1 to 0.18 V vs. Ag/AgCl depending on the substrate type, and the acceptor concentration (NA) of 5 x 1020cm-3 in all cases. The flatband potentials determined from Mott-Schottky plots (EIS) are in good agreement with the Kelvin probe measurements. The blocking quality of CuSCN layers was tested using Ru(NH3)63+/2+ redox probe. CuSCN deposited on BDD substrate exhibits better blocking properties compared to CuSCN deposited on FTO.
|
|
|
Preparation and characterization of nanomaterials for electrochemical energy storage
Bouša, Milan
Výzkum (nejen) uhlíkatých nanomateriálů v čele s grafenem je v současné době jednou z nejčastěji studovaných oblastí materiálové fyziky a chemie, zejména díky mimořádným vlastnostem těchto materiálů vhodným k využití pro konverzi a uchování energie. Během syntézy grafenu a následné manipulace však dochází k narušování jinak téměř ideální krystalové struktury grafenu a tím i ke změně jeho elektronických vlastností. Proto je naprosto nezbytné mít strukturu grafenu "pevně pod kontrolou", čehož je možné dosáhnout pouze vývojem a použitím pokročilých instrumentálních metod. Grafen může být snadno připraven oxidací a následnou exfoliací grafitu za vzniku tzv. oxidu grafenu. Jedná se o materiál o tlouštce několika málo vrstev grafitu, který má na svém povrchu navázané funkční skupiny obsahující kyslík, které narušují unikátní, sp2 hybridizovanou síť uhlíkových atomů a tedy i elektronovou strukturu grafenu. Z tohoto důvodu je pro některé aplikace nutné podrobit oxid grafenu alespoň částečné redukci. V první části této práce je detailně studována jeho elektrochemická redukce za pomoci fotoelektronové, infračervené a především Ramanovy spektroskopie. Dosažené výsledky byly dále porovnávány s referenčním neoxidovaným materiálem. Možné využití tohoto procesu je demonstrováno na elektrochemické aktivaci...
|
|
|
Preparation and characterization of nanomaterials for electrochemical energy storage
Bouša, Milan ; Kavan, Ladislav (vedoucí práce) ; Fejfar, Antonín (oponent) ; Velický, Matěj (oponent)
Výzkum (nejen) uhlíkatých nanomateriálů v čele s grafenem je v současné době jednou z nejčastěji studovaných oblastí materiálové fyziky a chemie, zejména díky mimořádným vlastnostem těchto materiálů vhodným k využití pro konverzi a uchování energie. Během syntézy grafenu a následné manipulace však dochází k narušování jinak téměř ideální krystalové struktury grafenu a tím i ke změně jeho elektronických vlastností. Proto je naprosto nezbytné mít strukturu grafenu "pevně pod kontrolou", čehož je možné dosáhnout pouze vývojem a použitím pokročilých instrumentálních metod. Grafen může být snadno připraven oxidací a následnou exfoliací grafitu za vzniku tzv. oxidu grafenu. Jedná se o materiál o tlouštce několika málo vrstev grafitu, který má na svém povrchu navázané funkční skupiny obsahující kyslík, které narušují unikátní, sp2 hybridizovanou síť uhlíkových atomů a tedy i elektronovou strukturu grafenu. Z tohoto důvodu je pro některé aplikace nutné podrobit oxid grafenu alespoň částečné redukci. V první části této práce je detailně studována jeho elektrochemická redukce za pomoci fotoelektronové, infračervené a především Ramanovy spektroskopie. Dosažené výsledky byly dále porovnávány s referenčním neoxidovaným materiálem. Možné využití tohoto procesu je demonstrováno na elektrochemické aktivaci...
|
|
| |
|
| |
|
|
EXPERIMENTAL STUDY OF PIB-BASED CVD GRAPHENE TRANSFER EFFICIENCY
Bouša, Milan ; Kalbáč, Martin ; Jirka, Ivan ; Kavan, Ladislav ; Frank, Otakar
The transfer of graphene prepared by Chemical Vapor Deposition (CVD) from metal catalyst to target substrate is an important step in preparing desirable nanoscale structures in various fields of science, and thus searching for fast, cheap and clean method attracts great interest. Investigation of mechanical properties of graphene, which are crucial for applications in flexible electronics, performed on bendable synthetic materials, requires a transfer technique using polymers soluble in aliphatic solvents harmless for target polymer substrates. In this study we explore a dry technique using polydimethylsiloxane (PDMS) as stamping polymer and polyisobutylene (PIB) layer as graphene-support polymer. After the transfer PDMS is peeled off and PIB is dissolved in hexane, hence this method fulfils the above mentioned prerequisite. The effectiveness of this transfer was examined by scanning electron microscopy, optical microscopy and Raman microspectroscopy including micro-mapping, and finally by X-ray photoelectron spectroscopy. With all methods carried out, it was found that this sort of stamp-technique is suitable for a high precision transfer of small grains of CVD graphene onto polymer substrates with large yields and similar purity compared to poly(methylmethacrylate) (PMMA)based transfer methods. However, it introduces substantial quantity of surface discontinuities, and therefore this is not a proper method for large scale applications.
|
|
|
STRAIN ENGINEERING OF THE ELECTRONIC STRUCTURE OF 2D MATERIALS
del Corro, Elena ; Peňa-Alvarez, M. ; Morales-García, A. ; Bouša, Milan ; Řáhová, Jaroslava ; Kavan, Ladislav ; Kalbáč, Martin ; Frank, Otakar
The research on graphene has attracted much attention since its first successful preparation in 2004. It possesses many unique properties, such as an extreme stiffness and strength, high electron mobility, ballistic transport even at room temperature, superior thermal conductivity and many others. The affection for graphene was followed swiftly by a keen interest in other two dimensional materials like transition metal dichalcogenides. As has been predicted and in part proven experimentally, the electronic properties of these materials can be modified by various means. The most common ones include covalent or non-covalent chemistry, electrochemical, gate or atomic doping, or quantum confinement. None of these methods has proven universal enough in terms of the devices' characteristics or scalability. However, another approach is known mechanical strain/stress, but experiments in that direction are scarce, in spite of their high promises.\nThe primary challenge consists in the understanding of the mechanical properties of 2D materials and in the ability to quantify the lattice deformation. Several techniques can be then used to apply strain to the specimens and thus to induce changes in their electronic structure. We will review their basic concepts and some of the examples so far documented experimentally and/or theoretically.
|
host ::
RSS.