|
|
Nanoscaled polypyrrole for sensing gaseous analytes and volatile organic compounds
Šetka, Milena ; Dian,, Juraj (referee) ; Mandayo, Gemma García (referee) ; Drbohlavová, Jana (advisor)
Polypyrol (PPy) je heterocyklický vodivý polymer s chemickou strukturou založenou na existenci systému konjugovaných elektronů mezi střídajícími se jednoduchými a dvojnými vazbami. Díky svým vynikajícím vlastnostem jako je dobrá elektrická vodivost, relativně vysoká stabilita prostředí a zároveň i jednoduchost a variabilita metod jeho přípravy, přilákal tento polymer pozornost mnoha vědců z různých vědních disciplín. Cílem výzkumu v této dizertační práci byla studie senzorického chování PPy. Za tímto účelem byla ověřena účinnost nanostruktur PPy při detekci vybraných „vysoce důležitých molekul plynů“ včetně acetonu, amoniaku, etanolu, etylenu a toluenu. V této práci byl připraven PPy ve formě nanotyčinek (NRs) pomocí elektrochemické syntézy a také ve formě nanočástic (NPs) chemickou cestou. Dále byly připraveny modifikované PPy struktury, a to funkcionalizací PPy NPs katalytickými částicemi zlata (Au), stříbra (Ag) a teluridu kademnatého (CdTe). Pro charakterizaci morfologie, složení a struktury připravených materiálů bylo použito několik komplementárních analytických (mikroskopických i spektroskopických) technik. Navíc byly využity techniky jako Ramanova a rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) pro in-situ test detekce plynů, které potvrdily potenciál připraveného materiálu, tedy PPy NRs i PPy NPs, pro využití v senzorech plynů. Za účelem výroby senzoru plynů byl připravený PPy materiál integrován do dvou typů převodníkových platforem: chemorezistivní a na bázi povrchové akustické vlny v tzv. Love módu (L-SAW). Test detekce plynů pro chemorezistivní senzory s PPy NRs ukázal pouze zanedbatelnou odpověď těchto senzorů pro oxid dusičitý a amoniak z důvodu jejich komplikované architektury. Změření odzevy tvou typú chemorezistivních senzorů-nemodifikovaného i modifikovaného PPy NPs nebylo možné z dúvodu extrémně vysoké odporu v řádu G. Nicméně multivodivé L-SAW senzory založené na holých PPy NPs či PPy NPs modifikovaných Au či Ag NPs a nebo CdTe kvantovými tečkami (QDs) vykazovaly odezvu pro nízké koncentrace všech testovaných velmi důležitých molekul plynů při pokojové teplotě (RT). Obecně měly L-SAW senzory s modifikovanou citlivou vrstvou vyšší citlivost než senzory s nemodifikovanou PPy citlivou vrstvou. Účinnost L-SAW senzoru primárně závisí na pracovní frekvenci a na výběru citlivé vrstvy v aktivní oblasti senzoru. Z otestovaných typů vrstev senzoru vuči jednotlivým plynům, modifikovaná PPy NPs s Ag NPs i Au NPs se javí jako nejlepší varianta pro detekci acetonu. Připravené L-SAW senzory na bázi PPy jsou jednoduchá a cenově přijatelná zařízení s vylepšenými detekčními vlastnostmi jako je vysoká senzitivita a nízký limit detekce (LOD), což je řadí mezi potenciální kandidáty v budoucích systémech pro kontrolu kvality vzduchu, potravin a rovněž pro diagnostiku nemocí z dechu.
|
|
|
Conducting polymers and their use in supercapacitors
Gottwald, Tomáš ; Zatloukal, Miroslav (referee) ; Dvořák, Petr (advisor)
This work deals with the issues of using conducting polymers for supercapacitor electrodes and optimizing the technological process for their production. The work focuses on optimizing the amount of polymer used in order to achieve the most capacity. The methodology consists of creating an appropriate experimental electrode and subsequent measuring its associated capacity with BioLogic. This approach leads to creating charts which show the dependencies of capacity on the amount of polymer used.
|
|
|
Binders for supercapacitors electrodes
Gottwald, Tomáš ; Dvořák, Petr (referee) ; Sedlaříková, Marie (advisor)
This work deals with the issues of useing binders for supercapacitor electrodes and optimizing the technological process for their production. The work focuses on optimizing the amount of binder used in order to acheive the most capacity. The methodology consists of creating an appropriate experimental electrode and subsequent measuring its associated capacity with AutoLab. This aproach leads to creating grafs which show the dependencies of capacity on the amount of binder used.
|
|
|
Nanostructured conducting polymer composites
Minisy, Islam ; Bober, Patrycja Magdalena (advisor) ; Kovalčík, Adriána (referee) ; Lisak, Grzegorz (referee)
Conducting polymers (CPs) combine the electrical properties of semiconductors and material properties of organic polymers. Polypyrrole (PPy) and polyaniline (PANI) are the most studied CPs due to their relatively high electrical conductivity (typically several units S cm-1 ), environmental stability, ease of preparation, good processability and low cost. Organic dyes have similar properties as surfactants, with an interesting ability to form various organized templates in water that could during synthesis tailor PPy morphologies to various nanostructures with high yield and improved electrical conductivity. Herein, PPy was prepared in the presence of cations dyes, safranin and phenosafranin, and anionic dye, methyl red, to obtain various nanostructures. The effect of dye concentration, oxidant-to-pyrrole mole ratio and other polymerization conditions on the physicochemical properties of the produced PPy was carefully investigated. Pyrrole was polymerized in the frozen reaction media at −24 řC in the presence of safranin, Acid Blue 25 (AB) or methyl orange (MO). Prepared one-dimensional nanostructures exhibited high yield and improved conductivity; the highest conductivity of 175 S cm−1 was obtained when safranin was used. Polypyrrole nanotubes prepared in the presence of MO were carbonized at 650...
|
|
|
Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems
Galář, Pavel ; Malý, Petr (advisor) ; Herynková, Kateřina (referee) ; Vrňata, Martin (referee)
Title: Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems Author: RNDr. Pavel Galář Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstract: This Ph. D. thesis is focused on physical phenomena located at the interface of hybrid nanostructure composed of polycrystalline diamond and polymer polypyrrole. The main method used in our experimental study was ultrafast laser spectroscopy that allowed us to gain new findings about electron recombination processes in polycrystalline diamond layers, polypyrrole and in their hybrid structures. The research was focused on mutual influence of both components, especially through energy and charge transfer. In the first step of our research we carried out optical characterisation of different kinds of polypyrrole and complex study of recombination processes dynamics of photoexcited charge carriers in polycrystalline diamond. The measurements were realized by the methods of time-resolved photoluminescence and transmission spectroscopy in the time scale from picoseconds to milliseconds. On the basis of the obtained results the model explaining the origin of luminescence signal related to the different kinds of electron recombination processes in non- diamond phase and on surface defects of diamond grains in polycrystalline layers was...
|
|
|
Nanoscaled polypyrrole for sensing gaseous analytes and volatile organic compounds
Šetka, Milena ; Dian,, Juraj (referee) ; Mandayo, Gemma García (referee) ; Drbohlavová, Jana (advisor)
Polypyrol (PPy) je heterocyklický vodivý polymer s chemickou strukturou založenou na existenci systému konjugovaných elektronů mezi střídajícími se jednoduchými a dvojnými vazbami. Díky svým vynikajícím vlastnostem jako je dobrá elektrická vodivost, relativně vysoká stabilita prostředí a zároveň i jednoduchost a variabilita metod jeho přípravy, přilákal tento polymer pozornost mnoha vědců z různých vědních disciplín. Cílem výzkumu v této dizertační práci byla studie senzorického chování PPy. Za tímto účelem byla ověřena účinnost nanostruktur PPy při detekci vybraných „vysoce důležitých molekul plynů“ včetně acetonu, amoniaku, etanolu, etylenu a toluenu. V této práci byl připraven PPy ve formě nanotyčinek (NRs) pomocí elektrochemické syntézy a také ve formě nanočástic (NPs) chemickou cestou. Dále byly připraveny modifikované PPy struktury, a to funkcionalizací PPy NPs katalytickými částicemi zlata (Au), stříbra (Ag) a teluridu kademnatého (CdTe). Pro charakterizaci morfologie, složení a struktury připravených materiálů bylo použito několik komplementárních analytických (mikroskopických i spektroskopických) technik. Navíc byly využity techniky jako Ramanova a rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) pro in-situ test detekce plynů, které potvrdily potenciál připraveného materiálu, tedy PPy NRs i PPy NPs, pro využití v senzorech plynů. Za účelem výroby senzoru plynů byl připravený PPy materiál integrován do dvou typů převodníkových platforem: chemorezistivní a na bázi povrchové akustické vlny v tzv. Love módu (L-SAW). Test detekce plynů pro chemorezistivní senzory s PPy NRs ukázal pouze zanedbatelnou odpověď těchto senzorů pro oxid dusičitý a amoniak z důvodu jejich komplikované architektury. Změření odzevy tvou typú chemorezistivních senzorů-nemodifikovaného i modifikovaného PPy NPs nebylo možné z dúvodu extrémně vysoké odporu v řádu G. Nicméně multivodivé L-SAW senzory založené na holých PPy NPs či PPy NPs modifikovaných Au či Ag NPs a nebo CdTe kvantovými tečkami (QDs) vykazovaly odezvu pro nízké koncentrace všech testovaných velmi důležitých molekul plynů při pokojové teplotě (RT). Obecně měly L-SAW senzory s modifikovanou citlivou vrstvou vyšší citlivost než senzory s nemodifikovanou PPy citlivou vrstvou. Účinnost L-SAW senzoru primárně závisí na pracovní frekvenci a na výběru citlivé vrstvy v aktivní oblasti senzoru. Z otestovaných typů vrstev senzoru vuči jednotlivým plynům, modifikovaná PPy NPs s Ag NPs i Au NPs se javí jako nejlepší varianta pro detekci acetonu. Připravené L-SAW senzory na bázi PPy jsou jednoduchá a cenově přijatelná zařízení s vylepšenými detekčními vlastnostmi jako je vysoká senzitivita a nízký limit detekce (LOD), což je řadí mezi potenciální kandidáty v budoucích systémech pro kontrolu kvality vzduchu, potravin a rovněž pro diagnostiku nemocí z dechu.
|
|
|
Spatially separated HOMO/LUMO at interface of polypyrrole physisorbed on oxidized nanodiamond facets
Matunová, Petra ; Jirásek, Vít ; Rezek, Bohuslav
Nanodiamond particles (NDs) have recently risen in popularity owing to their unique and perspective properties. Merging NDs with organic molecules, such as polypyrrole (PPy), into hybrid organic-semiconductor functional systems gives rise to potential applications in photovoltaics (PV), which is supported by prior experimentally observed charge transfer between bulk diamond and PPy. This work focuses on the most relevant (111) and (100) O-terminated ND facets with different coverage of surface terminating oxygens in ether, epoxide, ketone, and peroxide positions. We use density functional theory (DFT) computations employing B3LYP functional and 6-31G(d) basis set. Energetically the most favorable oxidized ND facets were further optimized with PPy in physisorbed configurations. Analysis of geometry, binding energy, HOMO-LUMO gap, and charge transfer was done on the relaxed PPy-ND structures. Multiple hydrogen bonds are formed between PPy amino groups and O atoms on ND surface.
|
|
|
Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems
Galář, Pavel ; Malý, Petr (advisor) ; Herynková, Kateřina (referee) ; Vrňata, Martin (referee)
Title: Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems Author: RNDr. Pavel Galář Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstract: This Ph. D. thesis is focused on physical phenomena located at the interface of hybrid nanostructure composed of polycrystalline diamond and polymer polypyrrole. The main method used in our experimental study was ultrafast laser spectroscopy that allowed us to gain new findings about electron recombination processes in polycrystalline diamond layers, polypyrrole and in their hybrid structures. The research was focused on mutual influence of both components, especially through energy and charge transfer. In the first step of our research we carried out optical characterisation of different kinds of polypyrrole and complex study of recombination processes dynamics of photoexcited charge carriers in polycrystalline diamond. The measurements were realized by the methods of time-resolved photoluminescence and transmission spectroscopy in the time scale from picoseconds to milliseconds. On the basis of the obtained results the model explaining the origin of luminescence signal related to the different kinds of electron recombination processes in non- diamond phase and on surface defects of diamond grains in polycrystalline layers was...
|
|
|
Binders for supercapacitors electrodes
Gottwald, Tomáš ; Dvořák, Petr (referee) ; Sedlaříková, Marie (advisor)
This work deals with the issues of useing binders for supercapacitor electrodes and optimizing the technological process for their production. The work focuses on optimizing the amount of binder used in order to acheive the most capacity. The methodology consists of creating an appropriate experimental electrode and subsequent measuring its associated capacity with AutoLab. This aproach leads to creating grafs which show the dependencies of capacity on the amount of binder used.
|
|
|
Conducting polymers and their use in supercapacitors
Gottwald, Tomáš ; Zatloukal, Miroslav (referee) ; Dvořák, Petr (advisor)
This work deals with the issues of using conducting polymers for supercapacitor electrodes and optimizing the technological process for their production. The work focuses on optimizing the amount of polymer used in order to achieve the most capacity. The methodology consists of creating an appropriate experimental electrode and subsequent measuring its associated capacity with BioLogic. This approach leads to creating charts which show the dependencies of capacity on the amount of polymer used.
|
guest ::
