Σύνθεση νανοϋβριδικών υλικών τελειών άνθρακα και χρήση τους στη φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου

Χατζηκωνσταντίνου, Νικόλαος; Chatzikonstantinou, Nikolaos

dc.contributor.author	Χατζηκωνσταντίνου, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Chatzikonstantinou, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2025-03-28T09:05:18Z
dc.date.available	2025-03-28T09:05:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61518
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29214
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Τελείες άνθρακα	el
dc.subject	Νανοϋλικά	el
dc.subject	Titania	en
dc.subject	Νανοϋβριδικά υλικά	el
dc.subject	Hydrogen	en
dc.subject	Carbon dots	en
dc.subject	Nanomaterials	en
dc.subject	Nanohybrid	en
dc.subject	Υδρογόνο	el
dc.subject	Τιτανία	el
dc.title	Σύνθεση νανοϋβριδικών υλικών τελειών άνθρακα και χρήση τους στη φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-03
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη σύνθεση και το χαρακτηρισμό νανοϋβριδικών υλικών τιτανίας/τελειών άνθρακα, αλλά και τη μελέτη της φωτοκαταλυτικής τους δράσης για παραγωγή υδρογόνου, υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τις τελευταίες δεκαετίες, γίνεται ολοένα πιο εμφανές το γεγονός πως ο πλανήτης αντιμετωπίζει ακόμα μία ενεργειακή κρίση, με αποτέλεσμα η επιστημονική κοινότητα να αναζητά νέες πηγές ενέργειας, δίνοντας περισσότερη έμφαση στις ανανεώσιμες πηγές, όπως είναι η ηλιακή, η αιολική και η υδροηλεκτρική. Ακόμα, μία τεχνολογία που παρουσιάζει ανοδική πορεία τα τελευταία χρόνια είναι η παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου, η οποία αποσκοπεί στην ενσωμάτωση του υδρογόνου σε ποικίλες διεργασίες της καθημερινότητας, όπως είναι οι μεταφορές. Παράλληλα, ο κλάδος της νανοτεχνολογίας τείνει να καθιερωθεί ως ένας από τους σημαντικότερους επιστημονικούς κλάδους, λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων των νανοϋλικών, οι οποίες τα καθιστούν βέλτιστη επιλογή για χρήση σε ποικίλες εφαρμογές. Πιο συγκεκριμένα, οι τελείες άνθρακα (CDs), ένα αρκετά νέο νανοϋλικό, παρουσιάζουν ενδιαφέρουσες οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες, όπως φωτοφωταύγεια, οι οποίες βελτιώνονται περαιτέρω μέσω της νόθευσης με ετεροάτομα. Λαμβάνοντας υπόψιν τις παραπάνω παραμέτρους, προέκυψε το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, το οποίο συνδυάζει τις οπτικές ιδιότητες που προσφέρουν νανοϋβριδικά υλικά τιτανίας/τελειών άνθρακα, την παραγωγή υδρογόνου και τη χρήση ανανεώσιμης ηλιακής ενέργειας, μέσω της διεργασίας της φωτοκατάλυσης. Κατά τη διάρκεια διεξαγωγής της παρούσας εργασίας, συντέθηκαν τελείες άνθρακα, μέσω υδροθερμικής κατεργασίας και μικροκυματικής ακτινοβολίας, χρησιμοποιώντας κιτρικό οξύ και ουρία ως πρόδρομες ενώσεις. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε διαλυτοθερμική κατεργασία για τη σύνθεση των νανοϋβριδικών υλικών τιτανίας/τελειών άνθρακα, τα οποία λειτούργησαν ως φωτοκαταλύτες για την παραγωγή υδρογόνου. Τα υλικά που παρασκευάσθηκαν χαρακτηρίστηκαν μέσω φασματοσκοπίας UV-Vis, PL και FT-IR, αλλά και ηλεκτρονιακής μικροσκοπίας διέλευσης υψηλής ευκρίνειας (HR-TEM). Η συγκεκριμένη εργασία απαρτίζεται από έξι κεφάλαια, από τα οποία τα τρία πρώτα αφορούν στο θεωρητικό υπόβαθρο στο οποίο βασίστηκε η πειραματική διαδικασία. Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται στην ενεργειακή κρίση, στα είδη και τις μεθόδους παραγωγής υδρογόνου, στη διεργασία της φωτοκατάλυσης, αλλά και στους κυριότερους φωτοκαταλύτες που χρησιμοποιούνται, ενώ ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην τιτανία, τη δομή της, τις ιδιότητες και τη φωτοκαταλυτική της δράση. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα, ταξινομημένα βάσει των διαστάσεών τους, ενώ ακολούθως γίνεται εκτεταμένη ανάλυση της δομής, των ιδιοτήτων, των μεθόδων σύνθεσης και των εφαρμογών των τελειών άνθρακα. Κατόπιν, στο τρίτο κεφάλαιο, παρατίθεται εισαγωγή στα νανοϋβριδικά υλικά με βάση την τιτανία, η οποία ακολούθως επικεντρώνεται στην ανάλυση των μεθόδων σύνθεσης νανοϋβριδικών υλικών τιτανίας/τελειών άνθρακα, ενώ, τελικά, παρουσιάζεται η διαδικασία παραγωγής υδρογόνου με τη βοήθεια των νανοϋβριδικών αυτών υλικών. Στα επόμενα τρία κεφάλαια αναλύεται το πειραματικό μέρος της εργασίας, το οποίο αποτελείται από την πειραματική διαδικασία, τα αποτελέσματα, τα συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική εργασία. Αναλυτικότερα, στο τέταρτο κεφάλαιο της εργασίας παρατίθενται πληροφορίες που αφορούν στη διαδικασία η οποία ακολουθήθηκε για την σύνθεση και το χαρακτηρισμό των νοθευμένων με άζωτο τελειών άνθρακα και των νανοϋβριδικών υλικών τιτανίας/τελειών άνθρακα, αλλά και στη χρήση τους στην παραγωγή υδρογόνου. Στο πέμπτο κεφάλαιο, αναλύονται και ερμηνεύονται τα αποτελέσματα των χαρακτηρισμών των νανοϋλικών, όπως και τα αντίστοιχα της παραγωγής υδρογόνου, ενώ στο έκτο κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα που εξάγονται από τα πειραματικά αποτελέσματα, όπως επίσης και οι προτάσεις για μελλοντική εργασία.	el
heal.advisorName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κοκόσης, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	134 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false