Gościańska, Joanna. PromotorEjsmont, Aleksander2024-07-242024-07-242024https://hdl.handle.net/10593/27798Wydział ChemiiNiniejsza praca doktorska rozpatruje znaczenie kontroli morfologii i struktury materiałów węglowych otrzymywanych z wykorzystaniem sieci metalo–organicznych (MOF), pełniących rolę templatów i prekursorów węgla. Badania koncentrowały się na syntezie i charakterystyce węgli porowatych uzyskanych z kobaltowych i cynkowych sieci MOF, a następnie ich zastosowaniu w procesach elektrolizy wody i wydzielaniu tlenu, fotokatalitycznej produkcji wodoru oraz adsorpcji barwników. Najwyższą aktywność elektrokatalityczną w procesie produkcji tlenu stwierdzono dla igieł węglowych. Dzięki wydłużonej morfologii, dużej zawartości kobaltu i hydrofilowej powierzchni, igły umożliwiały transport masy i ładunków elektrycznych, co pozwalało na uzyskanie niskich nadpotencjałów. Były również zdolne do katalizowania reakcji wydzielania wodoru przy udziale światła w układzie fotosensybilizowanym. Stwierdzono, że kobalt metaliczny w strukturze węglowej jest efektywniejszym i stabilniejszym centrum katalitycznym niż jony kobaltowe w sieci Co-MOF. Opracowano także materiały węglowe o hierarchicznej porowatości z cynkowych zeolitowych struktur imidazolowych, wykorzystując kompozyty sieci ZIF-8 i tlenków cynku oraz odmianę polimorficzną ZIF-CO3-1 o zróżnicowanych kształtach cząstek. Materiały węglowe poza posiadaniem podwójnego systemu porów cechowały się rozwiniętą powierzchnią właściwą, strukturą wzbogaconą w azot oraz tlenowe grupy funkcyjne. Dzięki temu pełniły rolę wydajnych adsorbentów barwników kationowych, takich jak auramina O i zieleń brylantowa. This dissertation examines the importance of controlling the morphology and structure of carbon materials derived from metalorganic frameworks (MOFs), which serve as templates and carbon precursors. The research focused on the synthesis and characterization of porous carbons obtained from cobalt and zinc MOFs and their application in water electrolysis and the oxygen evolution reaction, photo-driven hydrogen production, and dye adsorption. Among the obtained materials, carbon needles exhibited the highest electrocatalytic activity for oxygen production. The elongated morphology, high cobalt content, and hydrophilic surface of the needles facilitated efficient mass and charge transfer, resulting in low overpotentials. Moreover, needle-like carbons also demonstrated the ability to catalyze the hydrogen evolution reaction under light in a photosensitized system. It was found that metallic cobalt within the carbon structure served as a more effective and stable catalytic site than cobalt ions within the Co-MOF network. Furthermore, hierarchically porous carbons were developed from zinc-based zeolitic imidazolate frameworks, utilizing composites of ZIF-8 and ZnO and the polymorphic form ZIF-CO3-1, resulting in diverse particle shapes. These carbon materials, in addition to having a dual pore system, featured highly developed specific surface areas, nitrogen-enriched structures, and oxygen functional groups. They were efficient adsorbents for cationic dyes such as Auramine-O and Brilliant Green.plkontrola morfologiiwęgle nanoporowatereakcja wydzielania tlenufotokatalityczna produkcja wodoruadsorpcja barwnikówmorphology controlnanoporous carbonsoxygen evolution reactionphotocatalytic hydrogen productiondye adsorptioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis