Browsing by Author "Ciesielski, Artur. Promotor"
Now showing 1 - 4 of 4
Results Per Page
Sort Options
Item Materiały grafenowe i ich potencjalne zastosowania(2019) Pakulski, Dawid; Patroniak, Violetta. Promotor; Ciesielski, Artur. PromotorRozprawa doktorska pt. „Materiały grafenowe i ich potencjalne zastosowania” obejmuje cykl czterech publikacji, które skupiają się na syntezie sfunkcjonalizowanych materiałów dwuwymiarowych (grafen i tlenek grafenu) wraz z ich wieloaspektową charakterystyką struktury i właściwości, ze szczególnym uwzględnieniem procesów adsorpcyjnych oraz magazynowania energii elektrycznej. Pomijając aspekt nowości wytworzonych zmodyfikowanych materiałów dwuwymiarowych, wykonane w ramach pracy doktorskiej badania dowiodły, że kowalencyjna modyfikacja tlenku grafenu organicznym polimerem (BPEI) bardzo korzystnie wpływa na wydajność procesu adsorpcji. Wartości maksymalnej pojemności adsorpcyjnej (qmax) dla jonów metali ciężkich znacznie wyróżniają ten materiał w porównaniu do większości znanych adsorbentów węglowych. Dowiedziono również, że rodzina heteropolianionów skondensowanych typu Keplera jest bardzo interesującą grupą związków nieorganicznych, która może z powodzeniem zostać wykorzystana do tworzenia stabilnych hybryd molekularnych z kationowymi surfaktantami w oparciu o słabe oddziaływania elektrostatyczne. Funkcjonalizacja elektrochemicznie rozwarstwionego grafenu podjednostkami POM-surfaktant dowiodła, że tego typu hybrydy organiczno-nieorganiczna oprócz wysokiej stabilności posiadają ciekawe właściwości elektryczne o potencjalnym zastosowaniu w produkcji superkondensatorów.Item Nowa generacja czujników bazujących na sfunkcjonalizowanych materiałach grafenowych(2024) Chudziak, Tomasz; Ciesielski, Artur. PromotorNanotechnologia jest powszechnie uważana za jedną z najbardziej przyszłościowych dziedzin nauki, otwierającą nowe możliwości dla badaczy na całym świecie i bezpośrednio poprawiającą jakość życia ludzkiego. Ta szybko rozwijająca się dyscyplina polega na tworzeniu funkcjonalnych systemów w nanometrycznej skali na poziomie molekularnym, posiadających specyficzne właściwości i zastosowania. W związku z tym, dwuwymiarowe materiały (2DM) są przedmiotem znacznego zainteresowania w środowisku naukowym ze względu na ich niezwykłe właściwości. W ciągu ostatniej dekady, materiały 2D znacząco przyspieszyły rozwój interdyscyplinarnych dziedzin nanonauki i nauki o materiałach, znajdując liczne zastosowania w takich obszarach jak magazynowanie energii, urządzenia optyczne i czujniki. Ogólnie rzecz biorąc, 2DM to materiały, które mają tylko kilka nanometrów grubości lub są nawet zredukowane do pojedynczej warstwy atomów. Ta cecha nadaje 2DM wyjątkowo wysoką powierzchnię właściwą i ultra-wysoką czułość powierzchniową na czynniki środowiskowe, takie jak wilgotność i ciśnienie, co czyni je wysoce pożądanymi w zastosowaniach czujnikowych. Spośród licznych 2DM, grafen wyróżnia się ze względu na swoje niezwykłe właściwości. Grafen definiuje się jako pojedynczą warstwę atomów węgla hybrydyzowanych sp2, ściśle połączonych w sześciokątną siećkrystaliczną, przypominającą wzór plastra miodu. Grafen wyraźnie wyróżnia się spośród innych materiałów, charakteryzując się wyjątkowo wysoką powierzchnią właściwą (do 2630 m2/g), modułem Younga wynoszącym 1 TPa i podstawową wytrzymałością na rozciąganie wynoszącą 130 GPa. Pomimo swoich licznych wyjątkowych właściwości, grafen nie ma przerwy energetycznej i wykazuje słabą rozpuszczalność w wodzie, co znacząco ogranicza jego zastosowania w niektórych dziedzinach. Skuteczną strategią przezwyciężenia tych ograniczeń i poszerzenia zastosowań grafenu jest synteza jego pochodnych, takich jak tlenek grafenu (GO) i zredukowany tlenek grafenu (rGO). Spośród wielu metod otrzymywania GO, najpopularniejszą metodą pozostaje utlenienie grafenu metodą Hummersa. rGO można otrzymać licznymi metodami, jednakże najbardziej wydajnymi pozostają termiczne wyprażanie i chemiczna redukcja GO. Każda technika redukcji GO ma inną efektywność, co przyczynia się do zróżnicowania właściwości produktów końcowych. Określenie właściwości otrzymanego rGO ma kluczowe znaczenie dla efektywności sensorów opartych na rGO, w tym czujników ciśnienia, odkształceń i wilgotności. Nanotechnology is widely regarded as one of the most forward-thinking fields of science, opening new possibilities for researchers globally and directly enhancing human quality of life. This rapidly evolving discipline involves creating functional systems at the nanometric scale on a molecular level with specific properties and applications. Consequently, two-dimensional materials (2DMs) are of considerable interest within the scientific community due to their extraordinary properties. Over the past decade, 2D materials have significantly propelled the interdisciplinary fields of nanoscience and materials science, finding numerous applications in areas such as energy storage, optical devices, and sensors. Generally, 2DMs are materials that are only a few nanometers thick or even reduced to a single layer of atoms. This characteristic endows 2DMs with an extremely high surface area-to-volume ratio and ultra-high surface sensitivity to environmental factors such as humidity and pressure, making them highly desirable for sensor applications. Among the numerous 2DMs, graphene distinguishes itself due to its extraordinary properties. Graphene is defined as a single layer of sp2 hybridized carbon atoms that are tightly bonded together in a hexagonal crystal lattice, resembling a honeycomb pattern. Graphene distinctly stands out among others, characterized by its exceptionally high specific surface area (up to 2630 m2/g), a Young’s modulus of 1 TPa, and essential tensile strength of 130 GPa. Despite its numerous exceptional properties, graphene lacks a bandgap and exhibits poor water solubility, which significantly limits its applications in certain domains. A viable strategy to overcome these constraints and broaden the applicability of graphene is by synthesizing graphene derivatives such as graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO). Among the various methods for synthesizing GO, the most popular remains the oxidation of graphene using the Hummer’s method. rGO can be obtained through various methods. However, the most efficient techniques remain thermal annealing and chemical reduction of GO. Each technique for reducing GO has different levels of efficiency, which contributes to the variation in the properties of the final products. Determining the properties of the obtained rGO is crucial for the effectiveness of rGO-based sensors, including sensors for pressure, strain, and humidity.Item Otrzymywanie, charakterystyka oraz właściwości fizykochemiczne grafenu oraz innych materiałów dwuwymiarowych(2021) Janica, Iwona; Ciesielski, Artur. PromotorCelem niniejszej rozprawy doktorskiej jest rozwarstwienie różnych materiałów 2D metodami, top-down takimi jak rozwarstwianie elektrochemiczne, chemiczne, wspomagane ultradźwiękami, a także wspomagane siłami ścierającymi w fazie ciekłej, w celu otrzymania ultracienkich i pozbawionych defektów płatków 2D, w tym grafenu, dwusiarczek molibdenu (MoS2) i wermikulitu. Właściwości fizykochemiczne otrzymanych płatków 2D zostały zbadane z wykorzystaniem technik mikroskopowych, spektroskopowych i spektrofotometrycznych, w tym mikroskopu sił atomowych (AFM), skaningowego (transmisyjnego) mikroskopu elektronowego (SEM i STEM), rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS), spektroskopii Ramana i spektrofotometrii UV-Vis. Jako weryfikację koncepcji wytworzono tranzystory polowe z bramkowaniem wstecznym (FET) w celu przeprowadzenia charakterystyki elektronicznej zarówno grafenu, jak i ultracienkiego MoS2, natomiast przewodnictwo cieplne zbadano w przypadku wermikulitu. Badania prowadzone w ramach niniejszej rozprawy doktorskiej wpisują się w aktualne trendy chemii materiałowej i przyczyniają się do rozwoju materiałów 2D, a także dziedziny chemii materiałów związanej z zastosowaniem w życiu codziennym.Item Synteza i funkcjonalizacja materiałów niskowymiarowych oraz ich zastosowanie w wysokowydajnych superkondensatorach(2023) Czepa, Włodzimierz; Ciesielski, Artur. PromotorMateriały dwuwymiarowe same w sobie stanowią związki wykazujące niezwykłe właściwości fizyko-chemiczne, co przekłada się na ich ogromny potencjał aplikacyjny w takich obszarach jak: sensory, materiały do przechowywania energii oraz elektronika. Rozprawa doktorska obejmuje artykuł przeglądowy (P1), który dotyczy porównania szerokiego zakresu nowoczesnych sensorów chemicznych do wykrywania cząsteczek gazów, jonów metali oraz związków aktywnych biologicznie, z których większość oparta jest na sensorach elektrochemicznych. W pracy opisano wykorzystanie popularnych nanomateriałów dwuwymiarowych oraz ich materiałów kompozytowych. Następnie w części eksperymentalnej uwzględnia funkcjonalizację i charakterystykę materiałów nisko-wymiarowych tj. tlenek grafenu (GO) oraz nanorurki miedziowe oraz badania aplikacyjne w kierunku zastosowania otrzymanych materiałów hybrydowych jako elektrody do superkondensatorów. W pracach P2 i P3 przedstawiono syntezę funkcjonalizowanego tlenku grafenu o polepszonych właściwościach elektrochemicznych uwzględniając pojemność właściwą elektrody oraz stabilność układów, które nawet po 5000 cykli zachowały ponad 98% początkowej wydajności. W artykule P4 opisano syntezę nanorurek siarczku miedzi oraz badania elektrochemiczne, które potwierdziły znaczny efekt pseudopojemnościowy podczas procesów ładowaniarozładowania oraz wysoką pojemność właściwą równą 324 F/g.