Modifikace vlastností polymerů a grafen oxidu iontovými svazky pro senzorické a fotokatalytické aplikace.

Bc. Josef NOVÁK

Master's thesis

Modification of polymer and graphene oxide properties by ion beams for sensing and photocatalytic applications

Abstract:

Diplomová práce je zaměřena na studium senzorických, elektrických a fotokatalytických vlastností grafenu oxidu (GO), polyimidu (PI), polyethylentereftalátu (PET) a kyseliny polymléčné (PLLA). Tyto materiály byly modifikovány pomocí iontové implantace měděnými a zlatými ionty. Iontová implantace je komplexní jev, který výrazně ovlivňuje nejenom morfologii a strukturu organických materiálů, ale také jejich fyzikální (např. změna elektrického plošného odporu) a chemické vlastnosti (např. změna prvkové koncentrace). Výrazný vliv na změnu chování materiálu má i energie implantovaných iontů. V této práci studujeme vliv nízkých energií implantovaných iontů (desítek keV), které jsou schopny pronikat pouze do relativně malých hloubek (desítky nm), čímž dochází k modifikaci zejména povrchových vlastností ozařovaného vzorku. Ionty o středních energiích (jednotek MeV) pronikají do hlubších vrstev materiálu, což má za následek rozsáhlejší modifikace struktury a vlastností ozařovaného materiálu. Modifikované vzorky byly po iontové implantaci charakterizovány pomocí Rutherfordovy spektrometrie zpětného rozptylu (RBS), analýzy elastického zpětného rázu (ERDA) a analytických metod, jako je rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS). Elektrické vlastnosti byly měřeny dvoubodovou metodou. Fotokatalytické vlastnosti byly testovány v temné komoře s Rhodaminem-B pomocí UV záření o vlnové délce 254 nm. Následná analýza proběhla pomocí elipsometrie.

Abstract:

This thesis is focused on the study of sensing, electrical and photocatalytic properties of graphene oxide (GO), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET) and polylactic acid (PLLA). These materials were modified by copper and gold ion implantation. Ion implantation is a complex phenomenon that significantly affects not only the morphology and structure of organic materials, but also their physical (e.g., change in electrical sheet resistance) and chemical properties (e.g., change in elemental concentration). The energy of the implanted ions also has a significant effect on the change in material behaviour. In this work, we study the influence of low energy implanted ions (tens of keV), which are only able to penetrate to relatively small depths (tens of nm), thus modifying in particular the surface properties of the irradiated sample. Ions with intermediate energies (units of MeV) penetrate deeper layers of the material, resulting in more extensive modifications of the structure and properties of the irradiated material. After ion implantation, the modified samples were characterized by Rutherford backscattering spectrometry (RBS), elastic recoil shock analysis (ERDA) and analytical methods such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrical properties were measured by the two-point method. The photocatalytic properties were tested in a dark chamber with Rhodamine-B using UV light at 254 nm. Subsequent analysis was carried out by ellipsometry.

Keywords

grafen oxid, polyimid, polyethylentereftalát, kyselina polymléčná, iontová implantace, modifikace energetickým iontovým svazkem, RBS, ERDA, AFM, XPS, senzorické a elektrické vlastnosti, fotokatalytické vlastnosti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Petr Malinský, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Applied Nanotechnology / Aplikované nanotechnologie