Výroba a funkcionalizace materiálů na bázi grafenu: srovnání experimentu a výpočtů teorie funkcionálu hustoty

Michal Salava

Bakalářská práce

Fabrication and functionalization of graphene-based materials: comparison between experiment and density functional theory calculations

Abstract:

This thesis explores the synthesis of graphene-based materials, focusing on both traditional and innovative methods. The study contrasts the conventional Hummers method, which is hazardous, with a novel, environmentally friendly electrochemical exfoliation technique. The research addresses key challenges in the large-scale production and environmental impact of graphene-based materials. Graphene-based materials were fabricated successfully by both methods and further functionalized with ethylenediamine (EDA) as well as characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Additionally, the properties of these materials were examined through both experimental and theoretical approaches, including Density Functional Theory (DFT) and semi-empirical method, using simplified models of coronene and its derivatives. This comprehensive investigation aims to enhance the understanding and application of graphene-based materials in various industries.

Abstract:

Tato práce se zabývá syntézou materiálů na bázi grafenu, přičemž se zaměřuje na tradiční i inovativní metody. Studie porovnává konvenční Hummersovu metodu, která je nebezpečná, s novou, ekologicky šetrnou technikou elektrochemické exfoliace. Výzkum se zabývá klíčovými výzvami v oblasti velkokapacitní výroby materiálů na bázi grafenu a jejich dopadu na životní prostředí. Materiály na bázi grafenu byly úspěšně vyrobeny oběma metodami a dále funkcionalizovány ethylendiaminem (EDA) a charakterizovány pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR), Ramanovy spektroskopie, skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a energiově disperzní rentgenové spektrometrie (EDS). Kromě toho byly vlastnosti těchto materiálů zkoumány jak experimentálními, tak teoretickými přístupy, včetně teorie funkcionálu hustoty (DFT) a semi-empirické metody, s použitím zjednodušených modelů coronenu a jeho derivátů. Cílem tohoto komplexního výzkumu je zlepšit porozumění a využití materiálů na bázi grafenu v různých průmyslových odvětvích. Translated with DeepL.com (free version)

Keywords

Materiály na bázi grafenu, grafen oxid, funkcionalizace, DFT

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Stanislaw Waclawek, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Bakalářský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Nanotechnologie