Χημική τροποποίηση νανοσωλήνων άνθρακα για τη δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα.

Γραμματικού, Μαρία; Grammatikou, Maria

dc.contributor.author	Γραμματικού, Μαρία	el
dc.contributor.author	Grammatikou, Maria	en
dc.date.accessioned	2020-12-21T13:13:52Z
dc.date.available	2020-12-21T13:13:52Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52643
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20341
dc.rights	Default License
dc.subject	Nανοσωλήνες άνθρακα	el
dc.subject	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Χημική τροποποίηση	el
dc.subject	Δέσμευση	el
dc.subject	Καμπύλες ρόφησης	el
dc.subject	Carbon nanotubes	en
dc.subject	Carbon capture	en
dc.subject	Chemical modification	en
dc.subject	Adsorption isotherms	en
dc.subject	Characterization techniques	en
dc.title	Χημική τροποποίηση νανοσωλήνων άνθρακα για τη δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα.	el
dc.title	Chemical modification of carbon nanotubes for carbon capture.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Περιβάλλον	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-08
heal.abstract	Η ολοένα αυξανόμενη μέση θερμοκρασία της ατμόσφαιρας τις τελευταίες δεκαετίες, με συνέπειες την υπερθέρμανση του πλανήτη, σοβαρές κλιματικές αλλαγές και πλήξη της οικονομίας υπογραμμίζει την ανάγκη μείωσης της ποσότητας του διοξειδίου του άνθρακα, καθώς είναι το βασικό αέριο που προκαλεί την αύξηση. Το 2015 υπεγράφη η παγκόσμια συμφωνία του Παρισιού που αποτελεί ένα σχέδιο δράσης που στοχεύει στη διατήρηση της αύξησης της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη κάτω από 2°C. Για το λόγο αυτό έχει αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια η επιστήμη του carbon capture & storage με σκοπό τη δημιουργία και τροποποίηση υλικών που κατακρατάνε επαρκώς το διοξείδιο του άνθρακα. Ένα από τα υλικά αυτά είναι οι νανοσωλήνες άνθρακα, λόγω της πορώδους δομής τους και της μεγάλης ειδικής επιφάνειας τους. Στην παρούσα μελέτη, πραγματοποιήθηκε η χημική τροποποίηση νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων (MWCNTs) με σκοπό την βελτίωση της χημικής συγγένεια τους με το CO2 και μετρήθηκε η προσροφητική τους ικανότητα. Οι συνθέσεις περιέλαβαν την δημιουργία οξειδωμένων νανοσωλήνων άνθρακα, ox-CNTS, τη σύνθεση του υβριδικού υλικού Mg(OH)2-CNTs και τη δημιουργία του παράγωγου υλικού amino-f-CNTs. Η πρώτη χημική τροποποίηση, η οξείδωση, δημιούργησε ομάδες καρβοξυλίου και υδροξυλίου στην επιφάνειά των νανοσωλήνων. Παρασκευάστηκαν τρία δείγματα ox-CNTs έπειτα ταυτοποιήθηκαν με την φασματοσκοπική τεχνική FT-IR και βρέθηκε ότι το μεγαλύτερο ποσοστό οξείδωσης είχαν οι ox-CNTs-3. Η δεύτερη τροποποίηση προς δημιουργία του υλικού Mg(OH)2-CNTs δημιούργησε νανοσωματίδια Mg(OH)2 πάνω στην επιφάνεια των νανοσωλήνων μέσω της διαλυτοθερμικής μεθόδου σε αιθυλενογλυκόλη. Παρασκευάσθηκαν τέσσερα δείγματα Mg(OH)2-CNTs, ταυτοποιήθηκαν με FT-IR, Raman, XRD και διαπιστώθηκε η επιτυχημένη σύνθεσή τους. Το μεγαλύτερο ποσοστό σύνθεσης είχαν οι Mg(OH)2-CNTs-4. Το τρίτο και τέταρτο δείγμα υπέστη διαδικασία πύρωσης προκειμένου να μετατραπεί σε MgO-CNTs. Η τρίτη τροποποίηση έγινε μέσω της 1,3 κυκλοπροσθήκης υλιδίου αζομεθίνης με σκοπό τη δημιουργία παράγωγων αμινών στην επιφάνεια των νανοσωλήνων. Παρασκευάστηκαν τέσσερα δείγματα amino-f-CNTs και με βάση το φάσμα FT-IR, το ποσοστό αμινοπαράγωγων στην επιφάνεια τους ήταν μικρό. Στη συνέχεια, μετρήθηκε η ειδική επιφάνεια όλων των δειγμάτων μέσω της μεθόδου ρόφησης-εκρόφησης Ν2 σε συνδυασμό με τη μέθοδο ΒΕΤ. Βρέθηκε ότι τη μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια είχαν οι ox-CNTs, καθώς οι οξυγονούχες ομάδες δημιουργούν περισσότερο κενό χώρο μεταξύ των νανοσωλήνων. Τη μικρότερη ειδική επιφάνεια έφεραν οι Μg(OH)2-CNTs, καθώς λόγω μεγάλης ποσότητας νανοσωματιδίων στην επιφάνεια του νανοσωλήνα παρεμποδίζεται η εισαγωγή Ν2 εντός των πόρων. Τέλος, μετρήθηκε η κατακράτηση CO2 των δειγμάτων με τη μέθοδο της ρόφησης-εκρόφησης CO2. Βρέθηκε, ότι την μεγαλύτερη προσρόφηση ανά μονάδα μάζας (cm3/g) είχαν οι ox-CNTs, ενώ τη μικρότερη οι αμίνες και το ΜgO-CNTs-4. Αυτό συνέβη καθώς όσο αυξάνεται η μάζα του υλικού πέφτει η απόδοσή του ως προς το CO2 πιθανόν λόγω λιγότερων κενών θέσεων προσρόφησης. Για να διαπιστωθεί, τέλος το υλικό που φέρει τη μεγαλύτερη χημική συγγένεια με το CO2 μετρήθηκε η προσρόφηση ανά τετραγωνικό μέτρο υλικού (cm3/m2) που είναι ο λόγος της προσρόφησης προς την ειδική επιφάνεια. Με βάση αυτό, τη μεγαλύτερη χημική συγγένεια φέρουν οι Μg(ΟΗ)2-CNTs καθώς λόγω των ελεύθερων υδροξυλίων σχηματίζουν ανθρακικά με το διοξείδιο του άνθρακα ή το οξυγόνο του CO2 (βάση κατά Lewis) μπορεί να δράσει σαν δότης ηλεκτρονίων προς το κατιόν Mg+2.	el
heal.advisorName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.advisorName	Στεριώτης, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Χαμηλάκης, Στυλιανός	el
heal.committeeMemberName	Κυρανούδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	121 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false