Membrány na bázi oxidu grafenu

Bc. Milada MINARČÍKOVÁ

Diplomová práce

Graphene oxide based membranes

Anotace:

Tato práce byla zaměřena na hledání vhodných metod přípravy tenkých uspořádaných vrstev oxidu grafenu (GO). Jako základní materiál byl připraven roztok GO, a to pomocí modifikované Hummersovy metody. Pro přípravu GO membrán byly testovány tři typy metod, a to metoda sprejování, vakuové filtrace a nanášení kapek. Syntetizovaný roztok GO byl charakterizován pomocí XRD analýzy. Připravené GO membrány byly charakterizovány pomocí FT-IR spektrometrie a skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Jako nejvhodnější metoda pro přípravu GO membrán byla vybrána metoda nanášení kapek. Touto metodou byly připraveny dva typy GO membrán. Prvním typem byla samonosná GO membrána (SGOM), která byla složena ze 100 hm. % GO částic. Druhým typem byla GO membrána na nosiči (NGOM), jejíž složení bylo 8,2 hm. % GO vrstvy a 91,8 hm. % filtračního papíru. Dále byla sledována adsorpce Pb2+ iontů na připravených membránách. Zjištěná adsorpční kapacita Pb2+ iontů na vzorku SGOM byla 418,8 mg g-1. Pro vzorek NGOM byla adsorpční kapacita Pb2+ iontů stanovena na hodnotu 26,5 mg g-1 (vztaženo na celou membránu, odpovídá 221,3 mg g-1 pro přítomný GO). Posledním krokem bylo sledování propustnosti vody jednotlivými membránami. Bylo zjištěno, že SGOM membrána je schopna propouštět vodu již za atmosférického tlaku, kdežto u NGOM membrány bylo nutné použít podtlak.

Abstract:

This work was focused on finding suitable methods of preparation of thin arranged graphene oxide (GO) layers. The GO solution as the base material was prepared by a modified Hummers method. Three types of methods (spraying method, vacuum filtration method and drop-casting method) were tested for GO membrane preparation. The synthesized GO solution was characterized by XRD analysis. Prepared GO membranes were characterized by FT-IR spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). Drop-casting method was chosen as a suitable method for the preparation of GO membranes. By this method, two types of GO membranes were prepared. The first type was a free-standing GO membrane (SGOM) consisting of 100 wt. % GO particles. The second type was a GO membrane on a carrier (NGOM), whose composition was 8.2 wt. % GO layer and 91.8 wt. % filter paper. Additionally, Pb2+ ions adsorption was tested on the prepared membranes. The detected adsorption capacity of Pb2+ ions on the SGOM sample was 418,8 mg g-1. For the NGOM sample, the adsorption capacity of Pb2+ ions was 26,5 mg g-1 (related to the whole membrane, corresponding adsorption capacity of GO is 221,3 mg g-1). The last step was to monitor the permeability of the prepared membranes for water. While the SGOM membrane is permeable at atmospheric pressure, NGOM membranes require the use of vacuum.

Klíčová slova

oxid grafenu, Hummersova metoda, metoda nanášení kapek, vakuová filtrace, GO membrány, sorpce Pb2+ iontů, propustnost vody

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 4. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D.

OSTRAVSKÁ UNIVERZITA

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Chemie / Analytická chemie pevné fáze