Studium mikrostruktury uhlíkových nanomateriálů pomocí rentgenové difrakce
| Thesis title in Czech: | Studium mikrostruktury uhlíkových nanomateriálů pomocí rentgenové difrakce |
|---|---|
| Thesis title in English: | Microstructure of carbon black nanomaterials studied by X-ray scattering |
| Key words: | nanomateriály, černý uhlík, rozptyl rentgenova záření |
| English key words: | carbon black, nanomaterials, X-ray scattering |
| Academic year of topic announcement: | 2019/2020 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL) |
| Supervisor: | RNDr. Milan Dopita, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | Mgr. Zdeněk Matěj, Ph.D. |
| prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. | |
| Guidelines |
| 1. Studium doporučené odborné literatury, literaturní rešerže.
2. Rentgenografická měření vzorků. 3. Fitování měřených dat, určení mikrostrukturních parametrů vzorků z rtg měření. 4. Korelace mikrostrukturních parametrů určených z rtg měření s výsledky získanými pomocí dalších komplementárních metod: nízkoúhlového rozptylu rentgenova záření - SAXS, měření zeta potenciálu, Ramanovy spektroskopie, BET meření, XPS, a mikroskopických metod – skenovací a transmisní mikroskopie (SEM, TEM). 5. Vytvoření fyzikálních modelů mikrostruktury studovaných materiálů. 6. Korelace elektrické vodivosti vzorků s určenými mikrostrukturními parametry. |
| References |
| 1. S. Ravi, P. Silva (eds.), Properties of Amorphous Carbon, INSPEC, London, UK, 2003.
2. M. Dopita et al., Adv Eng Maters 15, 2013, 1280. 3. M. Dopita et al., Carbon 81, 2015, 272. 4. Aktuální články z odborných periodik. |
| Preliminary scope of work |
| Materiály na bázi nanokrystalického vysoce porušeného uhlíku (turbostratický uhlík – carbon black) jsou využívány v celé řadě průmyslových aplikací jako jsou refraktorní materiály, v chemii povrchů jako katalyzátory, či nosiče katalyzátorů, různé typy filtrů, jako akumulační média pro skladování zemního plynu a vodíku, jako části mikroelektronických výrobků, jako anodové materiály interkalované Li-ionty v Li-iontových bateriích.
Jejich mikrostrukturní popis je značně ztížen množstvím strukturních defektů krystalové mříže jako fluktuacemi v mezirovinné vzdálenosti jednotlivých grafitických vrstvách, náhodnými laterální translacemi těchto vrstev, jejich zvrásněním a vzájenmou náhodnou disorientací okolo normály k těmto vrstvám. Náplní práce bude experimentální studium reálné struktury turbostratických uhlíků vyráběných technologií parciální oxidace z těžkých ropných zbytků. Korelace mikrostrukturních parametrů získaných z rtg měření s dalšími vlastnostmi studovaných vzorků, jejich hustotou, porozitou, kontaminací cizími atomy (vodíkem, kyslíkem, kovy) a kyslíkatými skupinami. Vytvoření mikrostrukturního modelu nanokrystalických, silně porušených, uhlíkatých materiálů. Objasnění fyzikálních příčin vysoké či nízké vodivosti nanokrystalického turbostratického uhlíku vyráběného technologií parciální oxidace z těžkých ropných zbytků. Další informace: http://www.xray.cz/tmp/bak-CarbonBlack-details-2015.pdf |
| Preliminary scope of work in English |
| Materials on the basis of nanocrystalline highly perturbed carbon (turbostratic carbon – carbon black) are extensively used in whole variety of industrial applications as for example refractory materials, in chemistry of surfaces as catalyzers, or catalyzer holders, various type of filters, as the storing or accumulation media for storing of natural gas and hydrogen, as parts of microelectronic devices, as the anode materials intercalated by Li-ions in Li-ion batteries.
Their microstructural description is complicated by enormous fraction of structural defects of crystalline lattice as fluctuation in interplanar spacings of individual graphitic layers, random lateral translations of these layers, their curvatures and mutual random rotations around the normal to the planes. The topic of the work will be the experimental study of real structure of turbostratic carbon materials prepared using the partial oxidation method from heavy petroleum residuals. Correlation of microstructural parameters obtained from XRD measurements with additional properties of studied materials, their density, porosity, contamination with other atoms (hydrogen, oxygen and metals) and oxygen groups. Development of microstructural model of nanocrystalline, highly perturbed carbon based materials. Clarification of the physical reasons of high or low conductivity of nanocrystalline turbostratic carbon materials prepared using the partial oxidation method from heavy petroleum residuals. |