|
|
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.
|
|
|
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.
|
guest ::
