Reaktivita fluorografenů získaných ze strukturně odlišných grafitfluoridů

Mgr. Vítězslav HRUBÝ

Master's thesis

Reactivity of fluorographenes obtained from structurally different fluorographites

Abstract:

Fluorographene prepared from the exfoliation of graphite fluoride has been successfully used as a starting material for the development of a wide family of graphene derivatives with broad application potential. It has thus made a significant impact on the science of two-dimensional materials. The present work explores a different facet of fluorographene's chemistry, motivated by observations on the distinct reactivity of fluorographenes/graphite fluorides originating from the fluorination of different types of carbons. Elaborate characterization of graphite fluorides from various commercial suppliers was performed for determining their composition, structure, and optoelectronic properties. Their reactivity was studied via their reaction with sodium azide and octylamine and the products were analyzed and compared in order to identify the most reactive graphite fluorides and the reasons behind the reactivity. The very high fluorine content in the starting graphite fluorides and the presence of CF2 groups connected to the presence of defects/vacancies were shared traits among the most reactive graphite fluorides, as verified by X-ray photoelectron spectroscopy and nuclear magnetic resonance. These materials may be easily identified by using UV VIS diffuse reflectance spectroscopy since these had optical gap with the width of ~5.8 eV.

Abstract:

Fluorografen připravený z exfoliovaného grafitfluoridu je úspěšně používaný jako vstupní materiál pro vývoj početné rodiny grafenových derivátů s významným aplikačním potenciálem. Díky tomu má významný vliv na výzkum v oblasti dvoudimenzionálních materiálů. Tato práce zkoumá jiný aspekt chemie fluorografenu, a to vzhledem k pozorováním odlišné reaktivity fluorografenů/grafitfluoridů připravených z různých forem uhlíku. Byla provedena podrobná charakterizace grafitfluoridů od různých komerčních dodavatelů pro určení jejich složení, struktury a optoelektronických vlastností. Jejich reaktivita byla studována pomocí reakcí s azidem sodným a oktylaminem a produkty těchto reakcí byly analyzovány a porovnány pro identifikaci nejvíce reaktivních grafitfluoridů a příčin pro jejich vysokou reaktivitu. Jako společné znaky reaktivních grafitfluoridů se ukázal být vyšší obsah fluoru vstupních grafitfluoridů kvůli přítomnosti CF2 skupin spojených s přítomností defektů/vakancí, což bylo mimo jiné pozorováno rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií a nukleární magnetickou rezonancí. Tyto materiály mohou být snadno rozpoznány pomocí spektroskopie difúzní reflektance, neboť jejich optický pás měl šířku přibližně 5,8 eV.

Keywords

grafitfluorid, fluorografen, grafenové deriváty, dusíkem dopovaný grafen, rentgenová fotoelektronová spektroskopie, nukleární magnetická rezonance, termická analýza, zakázaný pás, spektroskopie difúzní reflektance, elektronová paramagnetická rezonance, rentgenová difrakce, infračervená spektroskopie, Ramanova spektroskopie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 15. 6. 2021
• Supervisor: Aristeidis Bakandritsos, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Material Chemistry