Název projektu
Využití patentovaného kavitačního WaterJet desintegrátoru k přípravě exfoliovaných vrstevnatých materiálů a jejich využití ve fotokatalýze
Kód
SP2020/15
Předmět výzkumu
Projekt je zaměřen na studium a využití nové metody exfoliace vrstevnatých materiálů pomocí patentovaného kavitačního WaterJet desintegrátoru. Jedná se o unikátní metodu exfoliace, která doposud nebyla prostudována. Takto exfoliované materiály budou charakterizovány několika analytickými technikami (DLS, HRTEM, XRD, SEM, UV-Vis-DRS, BET-analýza specifického povrchu, PL), nejen k ověření účinnosti exfoliace kavitačním WaterJet desintegrátorem, ale také vliv této nové metody na mikrostrukturu a fyzikálně-chemické vlastnosti exfoliovaného materiálu.
Tyto materiály budou následně použity při syntéze fotokatalytických kompozitních nanostruktur. Mezi studované materiály bude patřit zejména grafit (příprava grafenu) a grafitizovaný nitrid uhlíku (g-C3N4). Jedná se o lamelární materiály, u kterých se v současné době exfoliace provádí buď mechanicky, chemicky, tepelně, anebo za využití ultrazvukových vln ve vhodném roztoku. Nevýhody těchto zavedených metod spočívají v nízké efektivitě exfoliace, a často nízké výtěžnosti. Kromě toho dochází k výraznému narušení struktury materiálu a k nežádoucí chemické interakci mezi materiálem a použitými chemikáliemi během exfoliační reakce, čímž se modifikuje povrch připraveného materiálu různými nežádoucími funkčními skupinami.
Vedle technické stránky optimalizace desintegračního procesu bude výzkum zaměřen na analýzu struktury exfoliovaných materiálů a její vliv na fotokatalytickou aktivitu finálních kompozitních nanomateriálů.
Časový harmonogram řešení projektu:
1. kvartál
- volba nejvhodnějšího grafitu pro exfoliaci s ohledem na poměr kvalita vs cena
- příprava grafénů různého stupně exfoliace pomocí kavitačního WaterJet desintegrátoru
- jejich charakterizace užitím výše zmíněných instrumentálních metod
- srovnání finálních materiálů s klasicky exfoliovanými materiály.
2. kvartál
- syntéza primárního vrstevnatého materiálu C3N4
- příprava grafitických nanostruktur C3N4 různého stupně exfoliace pomocí kavitačního WaterJet
desintegrátoru
- příprava kompozitních fotokatalytických nanostruktur na bázi multivrstev C3N4 a grafénu
- testy fotokatalytické aktivity a optimalizace poměru C3N4 a grafénu
- příprava výstupů projektu
3. kvartál
- komplexní stanovení fotokatalytické aktivity připravených materiálů pomocí zhotoveného
reaktoru pro kontinuání měření fotokatalytické aktivity v kapalné fázi.
- modifikace exfoliovaných nanostruktur anorganickými sloučeninami a analýza jejich vlivu na
fotokatalytickou aktivitu, zejména s ohledem na spektrální pásmo viditelného světla
- testy antibakteriální aktivity připravených nanokompozitů
- příprava výstupů projektu
4. kvartál
- měření fotokatalytické aktivity nejlepších materiálů z předchozího období v plynné fázi v novém
fotokatalytickém reaktoru vlastní konstrukce s kvadrupólovým hmotovým spektrometrem
- testy antibakteriální aktivity připravených nanokompozitů
- příprava výstupů projektu
Rok zahájení
2020
Rok ukončení
2020
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO