Porous graphene-nanocrystal composites for sensing applications
Visualitza/Obre
TFM-295MCEAM19-Echeverria Gallart.pdf (3,773Mb) (Accés restringit)
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/379871
Correu electrònic de l'autormaurieg03gmail.com
Realitzat a/ambInstitut de Ciència de Materials de Barcelona
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2022-07-05
Condicions d'accésAccés restringit per acord de confidencialitat
(embargat fins 2027-06-28)
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement 4.0 Internacional
Abstract
Els nanocompostos porosos multifuncionals han demostrat ser de gran interès per a la comunitat
científica a causa de les seves propietats noves. Els gels de nanocompostos permeten la formació
d'estructures poroses tridimensionals amb bones propietats mecàniques, baixa densitat, alta àrea
superficial, a més de contenir propietats funcionals provinents de les unitats nanoestructurades al seu
interior (és a dir, superparamagnètiques, catalítiques, plasmòniques, etc.). Per a moltes
característiques multifuncionals, diversos materials han de ser presents al gel. Entre els diferents
enfocaments per produir nanocompostos de gel, l'explotació de blocs de construcció a nanoescala presintetitzats proporciona un control precís sobre les unitats a nanoescala i, per tant, sobre les propietats
finals. Tot i això, el mecanisme de formació de gel mitjançant l'ús de diversos blocs de construcció presintetitzats ha estat un desafiament per a la comunitat científica. En particular, per a nanocristalls
inorgànics (NCs) que, juntament amb la fragilitat dels gels, la formació de multifuncionals només ha
estat reportada en molt pocs treballs.
Aquesta tesi té com a objectiu produir nanocompostos de gel multifuncionals fets de NC d'òxid de ferro
i òxid de ceri i nanolàmines de grafè. En particular, ha estat possible explorar la capacitat de gelificació
de les NC inorgàniques quan es barregen amb les nanolàmines de grafè, així com la correlació entre les
propietats dels gels de nanocompostos i la química superficial de les NC i la relació de concentració.
Com a resultat, es van produir nanocompostos de gel magnètic macroscòpic (1 mm de llarg i 0,5 mm
d'amplada). Aquests mostren característiques magnètiques a causa de la presència de NC d'òxid de
ferro i donen una estabilitat mecànica acceptable a causa de l'explotació de nanolàmines de grafè. En
general, el treball ha demostrat la forta correlació entre la capacitat de gelificació de les NC en funció
dels recobriments i la possibilitat de modular el procés de gelificació mitjançant el disseny de NC
recobertes amb diferents lligands. Los nanocompuestos porosos multifuncionales han demostrado ser de gran interés para la comunidad
científica debido a sus novedosas propiedades. Los geles de nanocompuestos permiten la formación
de estructuras porosas tridimensionales con buenas propiedades mecánicas, baja densidad, alta área
superficial, además de contener propiedades funcionales provenientes de las unidades
nanoestructuradas en su interior (es decir, superparamagnéticas, catalíticas, plasmónicas, etc.). Para
muchas características multifuncionales, varios materiales deben estar presentes en el gel. Entre los
diferentes enfoques para producir nanocompuestos de gel, la explotación de bloques de construcción
a nanoescala pre-sintetizados proporciona un control preciso sobre las unidades a nanoescala y, por lo
tanto, sobre las propiedades finales. No obstante, el mecanismo de formación de gel mediante el uso
de varios bloques de construcción pre-sintetizados ha sido un desafío para la comunidad científica. En
particular, para nanocristales inorgánicos (NCs) que, junto con la fragilidad de los geles, la formación
de multifuncionales solo ha sido reportada en muy pocos trabajos.
Esta tesis tiene como objetivo producir nanocompuestos de gel multifuncionales hechos de NC de
óxido de hierro y óxido de cerio y nanoláminas de grafeno. En particular, ha sido posible explorar la
capacidad de gelificación de las NC inorgánicas cuando se mezclan con las nanoláminas de grafeno, así
como la correlación entre las propiedades de los geles de nanocompuestos y la química superficial de
las NC y la relación de concentración. Como resultado, se produjeron nanocompuestos de gel
magnético macroscópico (1 mm de largo y 0,5 mm de ancho). Estos muestran características
magnéticas debido a la presencia de NC de óxido de hierro y dan una estabilidad mecánica aceptable
debido a la explotación de nanoláminas de grafeno. En general, el trabajo ha demostrado la fuerte
correlación entre la capacidad de gelificación de las NC en función de sus recubrimientos y la
posibilidad de modular el proceso de gelificación mediante el diseño de NC recubiertas con diferentes
ligandos. Multifunctional porous nanocomposites have proven to be of great interest to the scientific
community due to their novel properties. Nanocomposite gels allow the formation of threedimensional porous structures with good mechanical properties, low density, high surface area, as well
as containing functional properties coming from the nanostructured units inside (i. e.
superparamagnetic, catalytic, plasmonic, etc.). For much multifunctional features several materials
have to be present in the gel. Among the different approaches to produce gel nanocomposites, the
exploitation of pre-synthesized nanoscale building blocks provide a precise control over the nanoscale
units and hence over the final properties. Nonetheless, the mechanism of gel formation by using
several pre-synthesized building blocks has been challenging the scientist community. In particular, for
inorganic nanocrystals (NCs) which, along with the brittleness of gels, the formation of multifunctional
has been only reported in very few works.
This thesis, aims to produce multifunctional gel nanocomposites made of iron oxide and cerium oxide
NCs and graphene nanosheets. In particular, it has been possible to explore the gelation capacity of
the inorganic NCs when mixed with the graphene nanosheets, as well as the correlation between the
properties of the nanocomposite gels and the surface chemistry of the NCs and concentration ration.
As a result, macroscopic (1 mm length and 0.5 mm width) magnetic gel nanocomposites were
produced. This show magnetic features due to the presence of iron oxide NCs and give acceptable
mechanical stability due to the exploitation of graphene nanosheets. Overall, work has proven the
strong correlation between the gelation capacity of NCs as a function of its coatings and the possibility
to modulate the gelation process by designing NCs coated with different ligands.
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN CIÈNCIA I ENGINYERIA AVANÇADA DE MATERIALS (Pla 2019)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFM-295MCEAM19-Echeverria Gallart.pdf | 3,773Mb | Accés restringit |