Název projektu
Povrchově modifikované nanostruktury
Kód
SP2019/31
Předmět výzkumu
Předmět výzkumu v rámci projektu:
V rámci tohoto projektu budou připravovány a charakterizovány povrchově modifikované nanostruktury. Výzkum v rámci předkládaného projektu bude rozdělen do čtyř částí.
1) Příprava a charakterizace nanovlákenných vrstev s obsahem jílových minerálů (vermikulitu, případně kaolinitu). Nanovlákenné vrstvy budou tvořeny ve vodě nerozpustnými nosnými polymery polyuretanem a polykaprolaktonem, přičemž jílový minerál bude inkorporován do vrstvy. Vzorky budou analyzovány pro ověření nanovlákenné struktury a pro stanovení obsahu jílového minerálu ve vrstvě. K určení stability těchto materiálů budou provedeny základní testy vyluhovatelnosti. V neposlední řadě bude provedeno základní testování antimikrobiální účinnosti připravených vrstev.
2) Charakterizace fotoaktivních nanokompozitů obsahujících nanočástice ZnS na fylosilikátové matrici pomocí molekulárního modelování a geometrických modelů strukturní kompatibility rovin ZnS a kaolinitu. Výsledky budou porovnány s experimentálně získanými daty z mikroskopických analýz reálných vzorků nanokompozitu ZnS/kaolinit.
3) Studium adsorbentu na bázi organofilizovaných magnetických nanočástic pomocí molekulárního modelování. Na základě experimentálních dat budou připraveny modely systému adsorbent/adsorbát a tyto budou ve vodném prostředí studovány pomocí molekulární dynamiky. Pozornost bude věnována zejména molekulám benzenu, toluenu, ethylbenzenu a xylenů, ale studovány budou rovněž molekuly polyaromatických uhlovodíků.
4) Příprava a charakterizace nanokompozitů g-C3N4/aluminosilikát. Výchozí materiály na bázi fylosilikátů (montmorillonit a kaolinit) modifikované melaminem jakožto prekurzorem g-C3N4 budou kalcinovány při teplotách 550-650 °C. Výsledné nanokompozity budou testovány na fotokatalytický rozklad vybraných organických barviv. Součástí výzkumu bude charakterizace nanostruktur dostupnými analytickými metodami.
Časový harmonogram řešení projektu:
01/2019 – 06/2019
- literární rešerše na téma povrchově modifikovaných nanovlákenných materiálů
- příprava nanovlákenných materiálů na přístroji 4SPIN LAB ve firmě Contipro a.s.
- instrumentální analýzy nanovlákenných vrstev Ramanovou spektroskopií, EDS, SEM a digitální mikroskopií
- provedení základních testů vyluhovatelnosti a testů antimikrobiální účinnosti nanovlákenných vrstev
- molekulární modelování interakce nanočástic ZnS na povrchu kaolinitu – studium vlivu velikosti nanočástic a typu atomů v přiléhající rovině
- příprava geometrického modelu strukturní kompatibility rovin ZnS – kaolinit
- instrumentální analýza reálných vzorků kaolinitu povrchově modifikovaného ZnS pomocí HRTEM
- příprava modelů systému adsorbent/adsorbát a podrobení těchto modelů molekulární dynamice
- výpočty rozpustnosti molekul adsorbátu ve vodě a uhlovodíkových řetězcích
- srovnání obou výpočetních přístupů z hlediska shody s experimentálními daty
- příprava nanokompozitů na bázi montmorillonitu a kaolinitu s různými obsahy melaminu
- studium vlivu teploty kalcinace na strukturní transformaci melamin / g-C3N4
- instrumentální analýzy nanovlákenných vrstev IČ spektroskopií, RTG difrakční analýzou,PLS, SEM a EDS
- provedení testů fotokatalytické aktivity připravených nanokompozitů a stanovení její závislosti na obsahu g-C3N4 a na kalcinační teplotě
07/2019 – 12/2019
- příprava článku na téma nanovlákenných vrstev
- analýza geometrických modelů strukturní kompatibility rovin ZnS – kaolinit
- studium vlivu výchozích pozic hkl rovin ZnS vůči kaolinitu s ohledem na nesymetričnost jeho základní buňky
- srovnání geometrických modelů s výsledky analýz HRTEM
- počítačová charakterizace molekul adsorbátu pomocí molekulárních deskriptorů a jejich srovnání s experimentálními daty reálných molekul
- příprava článku na téma adsorpce
- monitoring stability fotokatalytické aktivity připravených nanokompozitů jejím opakovaným měřením v řádu měsíců
- příprava plného konferenčního příspěvku na téma povrchově modifikovaných nanovláken
Rok zahájení
2019
Rok ukončení
2019
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO