|
|
Nanoscaled polypyrrole for sensing gaseous analytes and volatile organic compounds
Šetka, Milena ; Dian,, Juraj (oponent) ; Mandayo, Gemma García (oponent) ; Drbohlavová, Jana (vedoucí práce)
Polypyrrole (PPy) is a hetero-cyclic conductive polymer (CPs) with chemical structure based on the existence of conjugated electrons between alternating single and double bond system. This polymer has occupied the attention of many scientists from different research disciplines due to its outstanding properties such as good electrical conductivity, relatively high environmental stability, and facile and diversified synthesis methods. The aim of this research was to study the sensing behavior of PPy. Therefore, the gas sensing performances of PPy nanostructures were verified to ‘gas molecules of high importance’ including acetone, ammonia, ethanol, ethylene and toluene. In this work, PPy in the form of nanorods (NRs) and nanoparticles (NPs) was prepared using electrochemical and chemical synthesis approaches, respectively. Additionally, the modified PPy structures were developed by functionalization of PPy NPs with catalytic particles of gold (Au), silver (Ag) and cadmium-telluride (CdTe). Many complementary analytical techniques (microscopic and spectroscopic) were used for the investigation of morphology, composition and structure of the synthesized materials. Moreover, spectroscopy techniques such as Raman and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were employed for in-situ gas sensing tests, which confirmed the potential of PPy NRs and PPy NPs to be used as gas sensitive materials. In order to developed the gas sensor device, the PPy based materials were integrated into chemo-resistive and Love mode surface acoustic wave (L-SAW) transducing platforms. The gas sensing test of chemo-resistive sensors based on PPy NRs revealed negligible response to nitrogen dioxide and ammonia due to complicate architecture of those sensors. The measuring of response of non-modified and modified PPy NPs chemo-resistive sensors was complex due to their extremely high resistance in G range. However, multi-guiding L-SAW sensors based on bare PPy NPs and modified with Au NPs and Ag NPs, and CdTe quantum dots (QDs) manifested the response to low concentration of all tested target gas molecules including ammonia, acetone, ethanol, ethyleen and toluene at room temperature (RT). Generally, the L-SAW sensors with modified sensing layers established enhanced sensing performances over non-modified sensors. The performance of the L-SAW sensor primarily depends on the operating frequency and the choose of sensitive layer in the active region of the sensor. Thus, among the tested sensing layers for the target gases, modified PPy layer with Ag NPs and/or Au NPs can be selected as the best option for the detection of acetone. The developed PPy based L-SAW sensors are simple and cost effective devices with improved sensing properties such as high sensitivity and low limit of detection (LOD) which make them potential candidates in future systems for air quality control, food quality control or disease diagnosis via exhaled breath.
|
|
|
Vodivé polymery a jejich využití v superkondenzátorech
Gottwald, Tomáš ; Zatloukal, Miroslav (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá problémy použití vodivých polymerů pro výrobu elektrod superkondenzátorů a optimalizací technologického procesu jejich výroby. Základním zaměřením práce je optimalizace použitého množství polymeru s dosažením co nejvyšší kapacity. Vytvořená metodologie sestává z vyrobení experimentální elektrody a následného proměření na stanici BioLogic s cílem zjištění měrné kapacity zkoumaného vzorku. Tento přístup vede k vytvoření grafů závislosti kapacity na množství použitého polymeru pro různé kompozitní hmoty.
|
|
|
Pojiva pro elektrody superkondenzátorů
Gottwald, Tomáš ; Dvořák, Petr (oponent) ; Sedlaříková, Marie (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá problémy použití pojidel pro výrobu elektrod superkondenzátorů a optimalizací technologického procesu jejich výroby. Základním zaměřením práce je optimalizace použitého množství různých pojidel s dosažením co nejvyšší kapacity. Vytvořená metodologie sestává z vyrobení experimentální elektrody a následném proměření na stanici AutoLab s cílem zjištění měrné kapacity zkoumaného vzorku. Tento přístup vede k vytvoření grafů závislosti kapacity na množství použitého pojiva pro různé druhy pojidel.
|
|
|
Nanostructured conducting polymer composites
Minisy, Islam ; Bober, Patrycja Magdalena (vedoucí práce) ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Lisak, Grzegorz (oponent)
Vodivé polymery kombinují elektrické vlastnosti polovodičů s materiálovými vlastnostmi organických polymerů. Polypyrrol (PPy) a polyanilin (PANI) jsou nejvíce studovanými polymery díky relativně vysoké elektrické vodivosti (několik jednotek S cm−1 ), dobré stabilitě v běžném prostředí, jednoduchosti přípravy, dobré zpracovatelnosti a nízké ceně. Organická barviva mají podobné vlastnosti jako surfaktanty se zajímavou schopností vytváření různých organizovaných struktur ve vodě, které mohou při přípravě upravovat morfologii PPy do různých nanostruktur, a to ve vysokém výtěžku a se zlepšenou vodivostí. V této práci, PPy byl připraven v přítomnosti kationtových barviv, safraninu a fenosafraninu, a aniontového barviva, methylčerveně, s cílem získat různé nanostruktury. Byl pečlivě zkoumám vliv koncentrace barviva a molárního poměru oxidant/pyrrol na fyzikálně chemické vlastnosti vytvářeného PPy. Pyrrol byl polymerován ve zmrzlém reakčním mediu při −24 řC v přítomnosti safraninu, Acid Blue 25, a methyloranže. Přípravené jednorozměrné nanostruktury vykázaly vysoký výtěžek a zlepšenou vodivost, kdy nejvyšší vodivost 175 S cm−1 byla získána při použití safraninu. Polypyrrolové nanotrubky připravené v přítomnosti methyloranže byly karbonizovány při 650řC v inertní atmosféře a následně pokryty polypyrrolem...
|
|
|
Ultrarychlá laserová spektroskopie hybridních nanosystémů
Galář, Pavel ; Malý, Petr (vedoucí práce) ; Herynková, Kateřina (oponent) ; Vrňata, Martin (oponent)
Název práce: Ultrarychlá laserová spektroskopie hybridních nanosystémů Autor: RNDr. Pavel Galář Katedra / Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstrakt: Disertační práce se zabývá fyzikálními jevy na rozhraní hybridního nanosystému tvořeného polykrystalickým diamantem a polymerem polypyrrolem. Hlavní metodou experimentálního studia byla ultrarychlá laserová spektroskopie, která umožnila získat nové poznatky o elektronových rekombinačních procesech v polykrystalických diamantových vrstvách, polypyrrolu a v jejich hybridních strukturách. Výzkum se soustředil na vzájemné ovlivňování obou komponent, zejména na přenos energie a náboje. V prvém kroku výzkumu byla provedena optická charakterizace různých typů polypyrrolu a komplexní studie dynamik rekombinačních procesů fotoexcitovaných nosičů probíhajících v polykrystalickém diamantu. Měření byla realizována pomocí metod časově rozlišené luminiscenční a transmisní spektroskopie na časové škále od pikosekund do milisekund. Získané výsledky vedly k vytvoření modelu vysvětlujícího původ luminiscenčního signálu spojeného s různými typy elektronových rekombinačních procesů v nediamantové fázi a na povrchových defektech diamantových zrn v polykrystalických vrstvách. Práce obsahuje obdobnou experimentální studii...
|
|
|
Nanoscaled polypyrrole for sensing gaseous analytes and volatile organic compounds
Šetka, Milena ; Dian,, Juraj (oponent) ; Mandayo, Gemma García (oponent) ; Drbohlavová, Jana (vedoucí práce)
Polypyrrole (PPy) is a hetero-cyclic conductive polymer (CPs) with chemical structure based on the existence of conjugated electrons between alternating single and double bond system. This polymer has occupied the attention of many scientists from different research disciplines due to its outstanding properties such as good electrical conductivity, relatively high environmental stability, and facile and diversified synthesis methods. The aim of this research was to study the sensing behavior of PPy. Therefore, the gas sensing performances of PPy nanostructures were verified to ‘gas molecules of high importance’ including acetone, ammonia, ethanol, ethylene and toluene. In this work, PPy in the form of nanorods (NRs) and nanoparticles (NPs) was prepared using electrochemical and chemical synthesis approaches, respectively. Additionally, the modified PPy structures were developed by functionalization of PPy NPs with catalytic particles of gold (Au), silver (Ag) and cadmium-telluride (CdTe). Many complementary analytical techniques (microscopic and spectroscopic) were used for the investigation of morphology, composition and structure of the synthesized materials. Moreover, spectroscopy techniques such as Raman and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were employed for in-situ gas sensing tests, which confirmed the potential of PPy NRs and PPy NPs to be used as gas sensitive materials. In order to developed the gas sensor device, the PPy based materials were integrated into chemo-resistive and Love mode surface acoustic wave (L-SAW) transducing platforms. The gas sensing test of chemo-resistive sensors based on PPy NRs revealed negligible response to nitrogen dioxide and ammonia due to complicate architecture of those sensors. The measuring of response of non-modified and modified PPy NPs chemo-resistive sensors was complex due to their extremely high resistance in G range. However, multi-guiding L-SAW sensors based on bare PPy NPs and modified with Au NPs and Ag NPs, and CdTe quantum dots (QDs) manifested the response to low concentration of all tested target gas molecules including ammonia, acetone, ethanol, ethyleen and toluene at room temperature (RT). Generally, the L-SAW sensors with modified sensing layers established enhanced sensing performances over non-modified sensors. The performance of the L-SAW sensor primarily depends on the operating frequency and the choose of sensitive layer in the active region of the sensor. Thus, among the tested sensing layers for the target gases, modified PPy layer with Ag NPs and/or Au NPs can be selected as the best option for the detection of acetone. The developed PPy based L-SAW sensors are simple and cost effective devices with improved sensing properties such as high sensitivity and low limit of detection (LOD) which make them potential candidates in future systems for air quality control, food quality control or disease diagnosis via exhaled breath.
|
|
|
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.
|
|
|
Ultrarychlá laserová spektroskopie hybridních nanosystémů
Galář, Pavel ; Malý, Petr (vedoucí práce) ; Herynková, Kateřina (oponent) ; Vrňata, Martin (oponent)
Název práce: Ultrarychlá laserová spektroskopie hybridních nanosystémů Autor: RNDr. Pavel Galář Katedra / Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstrakt: Disertační práce se zabývá fyzikálními jevy na rozhraní hybridního nanosystému tvořeného polykrystalickým diamantem a polymerem polypyrrolem. Hlavní metodou experimentálního studia byla ultrarychlá laserová spektroskopie, která umožnila získat nové poznatky o elektronových rekombinačních procesech v polykrystalických diamantových vrstvách, polypyrrolu a v jejich hybridních strukturách. Výzkum se soustředil na vzájemné ovlivňování obou komponent, zejména na přenos energie a náboje. V prvém kroku výzkumu byla provedena optická charakterizace různých typů polypyrrolu a komplexní studie dynamik rekombinačních procesů fotoexcitovaných nosičů probíhajících v polykrystalickém diamantu. Měření byla realizována pomocí metod časově rozlišené luminiscenční a transmisní spektroskopie na časové škále od pikosekund do milisekund. Získané výsledky vedly k vytvoření modelu vysvětlujícího původ luminiscenčního signálu spojeného s různými typy elektronových rekombinačních procesů v nediamantové fázi a na povrchových defektech diamantových zrn v polykrystalických vrstvách. Práce obsahuje obdobnou experimentální studii...
|
|
|
Pojiva pro elektrody superkondenzátorů
Gottwald, Tomáš ; Dvořák, Petr (oponent) ; Sedlaříková, Marie (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá problémy použití pojidel pro výrobu elektrod superkondenzátorů a optimalizací technologického procesu jejich výroby. Základním zaměřením práce je optimalizace použitého množství různých pojidel s dosažením co nejvyšší kapacity. Vytvořená metodologie sestává z vyrobení experimentální elektrody a následném proměření na stanici AutoLab s cílem zjištění měrné kapacity zkoumaného vzorku. Tento přístup vede k vytvoření grafů závislosti kapacity na množství použitého pojiva pro různé druhy pojidel.
|
|
|
Vodivé polymery a jejich využití v superkondenzátorech
Gottwald, Tomáš ; Zatloukal, Miroslav (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá problémy použití vodivých polymerů pro výrobu elektrod superkondenzátorů a optimalizací technologického procesu jejich výroby. Základním zaměřením práce je optimalizace použitého množství polymeru s dosažením co nejvyšší kapacity. Vytvořená metodologie sestává z vyrobení experimentální elektrody a následného proměření na stanici BioLogic s cílem zjištění měrné kapacity zkoumaného vzorku. Tento přístup vede k vytvoření grafů závislosti kapacity na množství použitého polymeru pro různé kompozitní hmoty.
|
host ::
RSS.