Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές
Τα νανοκοκκία άνθρακα (Carbon nanodots, CDs) αποτελούν μια σχετικά νέα και ιδιαίτερα υποσχόμενη κατηγορία νανοσωματιδίων άνθρακα με πληθώρα εφαρμογών. Πρόκειται για σχεδόν σφαιρικά σωματίδια με τυπικό μέγεθος από 1-10 nm. Όσον αφορά στην Αναλυτική Χημεία, ο φθορισμός είναι η πιο ενδιαφέρουσα ιδιότητ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15982 |
| id |
nemertes-10889-15982 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Νανοκοκκία άνθρακα Φθορισμός Κατάλοιπα ελαιουργείων Ανανεώσιμες πηγές Υδροθερμική σύνθεση Carbon nanodots Fluorescence Olive oil production residues Posidonia oceanica Renewable natural sources Hydrothermal synthesis 620.193 |
| spellingShingle |
Νανοκοκκία άνθρακα Φθορισμός Κατάλοιπα ελαιουργείων Ανανεώσιμες πηγές Υδροθερμική σύνθεση Carbon nanodots Fluorescence Olive oil production residues Posidonia oceanica Renewable natural sources Hydrothermal synthesis 620.193 Χριστοπούλου, Ναταλία - Μαρία Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| description |
Τα νανοκοκκία άνθρακα (Carbon nanodots, CDs) αποτελούν μια σχετικά νέα και ιδιαίτερα υποσχόμενη κατηγορία νανοσωματιδίων άνθρακα με πληθώρα εφαρμογών. Πρόκειται για σχεδόν σφαιρικά σωματίδια με τυπικό μέγεθος από 1-10 nm. Όσον αφορά στην Αναλυτική Χημεία, ο φθορισμός είναι η πιο ενδιαφέρουσα ιδιότητα των νανοκοκκίων άνθρακα. Οι μέθοδοι παρασκευής CDs βασίζονται είτε στη διάσπαση και σμίκρυνση μεγαλύτερων σωματιδίων άνθρακα ή στη σύνθεση από μικρά πρόδρομα οργανικά μόρια μέσω διεργασίας αφυδάτωσης, αποκαρβοξυλίωσης και πολυμερισμού. Τα τελευταία χρόνια, λόγω του συνεχώς αυξανόμενου ενδιαφέροντος, έχουν καταβληθεί σημαντικές προσπάθειες για την εύκολη παρασκευή CDs από φυσικές πηγές, και ιδιαίτερα από ανανεώσιμες φυσικές πηγές. Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία κινείται σε δύο άξονες: (A) Αξιοποίηση των καταλοίπων ελαιουργείων, όπως i) τα ελαιόφυλλα, ii) ο ελαιοπολτός, iii) το πυρηνόξυλο και iv) τα σωματίδια καύσης πυρηνόξυλου για την υδροθερμική παρασκευή νανοκοκκίων άνθρακα. (Β) Αξιοποίηση νεκρών φύλλων από ‘φύκια΄ Posidonia oceanica για την υδροθερμική παρασκευή νανοκοκκίων άνθρακα. Μελετήθηκαν οι συνθήκες της υδροθερμικής παρασκευής (η θερμοκρασία και ο χρόνος). Παρασκευάστηκαν CDs σε νερό, σε υδατικό διάλυμα αιθυλενοδιαμίνης και σε υδατικό διάλυμα κυστεαμίνης. Η μορφολογία των CDs μελετήθηκε με ηλεκτρονιακή μικροσκοπία διέλευσης. Οι λειτουργικές ομάδες των παρασκευασμάτων CDs μελετήθηκαν με FTIR. Η παρουσία ομάδων υδροξυλίου και καρβοξυλίου στην επιφάνεια προσφέρει μεγάλη υδατοδιαλυτότητα. Τα παρασκευάσματα των CDs παρουσίασαν εκπομπή φθορισμού σε μήκος κύματος εξαρτώμενο από το μήκος κύματος διέγερσης. Μελετήθηκε η επίδραση του pH, της ιοντικής ισχύος και της παρουσίας διαφόρων ιόντων στα φάσματα φθορισμού των παρασκευασμάτων CDs. Επίσης, προσδιορίστηκε η κβαντική απόδοση για κάθε παρασκεύασμα. Τέλος, διεξήχθησαν μελέτες που αποδεικνύουν ότι τα νανοκοκκία άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό Fe3+ και CrO42-.
Η υδροθερμική μέθοδος έχει χαμηλό κόστος, είναι φιλική προς το περιβάλλον, δεν είναι τοξική και έχει δυνατότητα επέκτασης σε ευρεία κλίμακα. Συμπερασματικά, η
x
παρούσα εργασία δημιουργεί προοπτικές για τη μετατροπή ευρέως διαθέσιμων και περιβαλλοντικά επιβλαβών υλών σε εργαλεία υψηλής προστιθέμενης αξίας για την ανάπτυξη αναλυτικών μεθόδων. |
| author2 |
Καλογιάννη, Δέσποινα |
| author_facet |
Καλογιάννη, Δέσποινα Χριστοπούλου, Ναταλία - Μαρία |
| format |
Thesis |
| author |
Χριστοπούλου, Ναταλία - Μαρία |
| author_sort |
Χριστοπούλου, Ναταλία - Μαρία |
| title |
Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| title_short |
Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| title_full |
Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| title_fullStr |
Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| title_full_unstemmed |
Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| title_sort |
νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15982 |
| work_keys_str_mv |
AT christopoulounataliamaria nanokokkiaanthrakaapophysikespēges AT christopoulounataliamaria carbonnanodotsfromnaturalsources |
| _version_ |
1771297257701769216 |
| spelling |
nemertes-10889-159822022-09-05T13:56:37Z Νανοκοκκία άνθρακα από φυσικές πηγές Carbon nanodots from natural sources Χριστοπούλου, Ναταλία - Μαρία Καλογιάννη, Δέσποινα Περλεπές, Σπυρίδων Φακής, Μιχαήλ Christopoulou, Natalia - Maria Νανοκοκκία άνθρακα Φθορισμός Κατάλοιπα ελαιουργείων Ανανεώσιμες πηγές Υδροθερμική σύνθεση Carbon nanodots Fluorescence Olive oil production residues Posidonia oceanica Renewable natural sources Hydrothermal synthesis 620.193 Τα νανοκοκκία άνθρακα (Carbon nanodots, CDs) αποτελούν μια σχετικά νέα και ιδιαίτερα υποσχόμενη κατηγορία νανοσωματιδίων άνθρακα με πληθώρα εφαρμογών. Πρόκειται για σχεδόν σφαιρικά σωματίδια με τυπικό μέγεθος από 1-10 nm. Όσον αφορά στην Αναλυτική Χημεία, ο φθορισμός είναι η πιο ενδιαφέρουσα ιδιότητα των νανοκοκκίων άνθρακα. Οι μέθοδοι παρασκευής CDs βασίζονται είτε στη διάσπαση και σμίκρυνση μεγαλύτερων σωματιδίων άνθρακα ή στη σύνθεση από μικρά πρόδρομα οργανικά μόρια μέσω διεργασίας αφυδάτωσης, αποκαρβοξυλίωσης και πολυμερισμού. Τα τελευταία χρόνια, λόγω του συνεχώς αυξανόμενου ενδιαφέροντος, έχουν καταβληθεί σημαντικές προσπάθειες για την εύκολη παρασκευή CDs από φυσικές πηγές, και ιδιαίτερα από ανανεώσιμες φυσικές πηγές. Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία κινείται σε δύο άξονες: (A) Αξιοποίηση των καταλοίπων ελαιουργείων, όπως i) τα ελαιόφυλλα, ii) ο ελαιοπολτός, iii) το πυρηνόξυλο και iv) τα σωματίδια καύσης πυρηνόξυλου για την υδροθερμική παρασκευή νανοκοκκίων άνθρακα. (Β) Αξιοποίηση νεκρών φύλλων από ‘φύκια΄ Posidonia oceanica για την υδροθερμική παρασκευή νανοκοκκίων άνθρακα. Μελετήθηκαν οι συνθήκες της υδροθερμικής παρασκευής (η θερμοκρασία και ο χρόνος). Παρασκευάστηκαν CDs σε νερό, σε υδατικό διάλυμα αιθυλενοδιαμίνης και σε υδατικό διάλυμα κυστεαμίνης. Η μορφολογία των CDs μελετήθηκε με ηλεκτρονιακή μικροσκοπία διέλευσης. Οι λειτουργικές ομάδες των παρασκευασμάτων CDs μελετήθηκαν με FTIR. Η παρουσία ομάδων υδροξυλίου και καρβοξυλίου στην επιφάνεια προσφέρει μεγάλη υδατοδιαλυτότητα. Τα παρασκευάσματα των CDs παρουσίασαν εκπομπή φθορισμού σε μήκος κύματος εξαρτώμενο από το μήκος κύματος διέγερσης. Μελετήθηκε η επίδραση του pH, της ιοντικής ισχύος και της παρουσίας διαφόρων ιόντων στα φάσματα φθορισμού των παρασκευασμάτων CDs. Επίσης, προσδιορίστηκε η κβαντική απόδοση για κάθε παρασκεύασμα. Τέλος, διεξήχθησαν μελέτες που αποδεικνύουν ότι τα νανοκοκκία άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό Fe3+ και CrO42-. Η υδροθερμική μέθοδος έχει χαμηλό κόστος, είναι φιλική προς το περιβάλλον, δεν είναι τοξική και έχει δυνατότητα επέκτασης σε ευρεία κλίμακα. Συμπερασματικά, η x παρούσα εργασία δημιουργεί προοπτικές για τη μετατροπή ευρέως διαθέσιμων και περιβαλλοντικά επιβλαβών υλών σε εργαλεία υψηλής προστιθέμενης αξίας για την ανάπτυξη αναλυτικών μεθόδων. Carbon nanodots (CDs) constitute a relatively new and highly promising category of carbon nanoparticles with a variety of applications. They are nearly spherical particles with a typical size of 1-10 nm. As far as analytical chemistry is concerned, fluorescence is the most interesting property of carbon nanodots. Methods of preparing CDs are based either on the decomposition and reduction of larger carbon particles or on the synthesis from small precursor organic molecules through a process of dehydration, decarboxylation and polymerization. In recent years, due to the ever increasing interest in CDs, significant efforts have been made to easily prepare CDs from natural sources, particularly from renewable natural sources. The present MSc Diploma Thesis has two main axes: (A) Utilization of olive oil production residues, such as: i) olive leaves, ii) olive cake, iii) olive stones and iv) fine combustion particles (fine char) for hydrothermal synthesis of carbon nanodots. (B) Exploitation of dead leaves from Posidonia oceanica seaweed for the hydrothermal preparation of carbon nanodots. The conditions of the hydrothermal preparation (temperature and time) were studied. CDs were prepared in water, in an aqueous solution of ethylenediamine and in an aqueous solution of cysteamine. The morphology of CDs was studied by transmission electron microscopy. The functional groups of the CD preparations were studied by FTIR. The presence of hydroxyl and carboxyl groups on the surface offers great water solubility. The preparations of the CDs exhibited fluorescence excitation-dependent emission wavelengths. The effects of pH, ionic strength and the presence of several ions on the fluorescence spectra of CD preparations were studied. Finally, the quantum yield for each preparation was determined. Furthermore, studies have been carried out demonstrating that carbon nanodots can be used to determine Fe3+ and CrO42-. The hydrothermal method provides a low cost, environmentally friendly, non-toxic and scalable approach of CD preparation. In conclusion, this work creates prospects for the conversion of widely available and environmentally harmful materials such as olive oil production residues and dead leaves of Posidonia oceanica into tools of high added value for the development of analytical methods. 2022-03-11T07:05:52Z 2022-03-11T07:05:52Z 2019-02-18 Thesis http://hdl.handle.net/10889/15982 gr 12 application/pdf |
