Budowa i właściwości cienkich warstw nanorurek węglowych i donorowo-akceptorowych diad fulerenowych do budowy elektrod urządzeń przetwarzających energię oraz sensorów i biosensorów”



Pobieranie 6.71 Kb.
Data10.05.2016
Rozmiar6.71 Kb.
Budowa i właściwości cienkich warstw nanorurek węglowych i donorowo-akceptorowych diad fulerenowych do budowy elektrod urządzeń przetwarzających energię oraz sensorów i biosensorów”
Proponujemy przeprowadzenie ukierunkowanych badań podstawowych, zmierzających do wytworzenia nowych cienkowarstwowych materiałów fulerenowych, o kontrolowanych właściwościach, umożliwiających ich zastosowanie w urządzeniach do przetwarzania energii oraz sensorach i biosensorach. W tym celu zastosowane będą zarówno wybrane pochodne [C60]fulerenu typu diad donorowo-akceptorowych jak i jednościenne nanorurki węglowe.

Pochodne C60 będą poddawane agregowaniu w roztworze, w warunkach umożliwiających tworzenie zarówno agregatów fraktalnych jak i niefraktalnych. Właściwości roztworów, w których zachodzi agregowanie będą określone za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) a zależne od czasu współczynniki dyfuzji agregatów rosnących w roztworze będą wyznaczone za pomocą dynamicznego rozpraszania światła (DLS). Na drodze elektroforetycznego osadzania tych agregatów będą przygotowane cienkie warstwy o kontrolowanym rozwinięciu powierzchni. Powierzchnia warstw będzie obrazowana za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM) w celu wyznaczenia jej współczynnika szorstkości oraz określenia wielkości i morfologii osadzonych krystalitów w zależności od warunków osadzania, tzn. składu roztworu, czasu agregowania oraz wielkości przyłożonego napięcia stałego. Aby określić mechanizm osadzania, zarówno zmiany masy jak i zmiany właściwości wisko-elastycznych elektrody w trakcie osadzania będą mierzone za pomocą mikrograwimetrii piezoelektrycznej z wykorzystaniem elektrochemicznej mikrowagi kwarcowej. Trwałość i właściwości elektrochemiczne warstw zostaną określone za pomocą równoczesnych pomiarów mikrograwimetrii piezoelektrycznej i wybranych technik elektroanalitycznych, m.in. woltamperometrii cyklicznej (CV). Pomiary te umożliwią wyznaczenie przewodnictwa jak również zachodzących w warstwach w trakcie procesów elektrochemicznych transformacji związanych ze zmianami rozkładu stężeń jonów elektrolitu podstawowego i rozpuszczalnika po obu stronach granicy faz warstwy i roztworu. Pomiary rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS) i rentgenowskiej dyfrakcji proszkowej (XRD), przeprowadzone dla warstw (i) świeżo osadzonych (ii) zredukowanych i (iii) utlenionych, umożliwią określenie odpowiednio ich składu jakościowego i ilościowego oraz struktury dla różnych stopni utlenienia fulerenu i donora w warstwie. Badania wygaszania stanów wzbudzonych donora w warstwie diad za pomocą pomiarów emisji czasowo-rozdzielczej jak i skuteczności wewnątrzcząsteczkowego przeniesienia ładunku w stanie wzbudzonym za pomocą analizy przejściowych widm elektronowych będ miały na celu określenie możliwości zastosowania osadzonych elektroforetycznie układów donorowo-akceptorowych do budowy ogniw fotowoltaicznych.



Jednościenne nanorurki węglowe (SWCNTs) naniesione zostaną na przewodzące podłoża stałe za pomocą: (i) elektroforezy, (ii) elektro-osadzania, (iii) metody Langmuira-Blodgett, (LB), (iv) odparowania rozpuszczalnika z zawiesiny. Oczekujemy, że w ten sposób przygotowane warstwy będą różniły się topografią powierzchni i właściwościami elektrochemicznymi. Adsorpcja protein typu redox na warstwach SWCNTs a następnie badania właściwości elektrochemicznych tak zmodyfikowanych elektrod w obecności odpowiednio dobranych enzymów będzie miało na celu wytworzenie elektrochemicznych biosensorów.

Zaproponowane eksperymentalne sposoby tworzenia trójwymiarowych struktur powierzchniowych będą mogły być zastosowane jako dogodne narzędzia do projektowania nowych materiałów elektrodowych o kontrolowanej topografii powierzchni. Materiały te będą przeznaczone do budowy układów elektrokatalitycznych stosowanych w niskotemperaturowych organicznych ogniwach paliwowych, w ogniwach fotowoltaicznych oraz sensorach i biosensorach.


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna