TÉMATA BAKALÁŘSKÝCH PRACÍ NA SPOTŘEBNÍ CHEMII

Transkript

1 TÉMATA BAKALÁŘSKÝCH PRACÍ NA SPOTŘEBNÍ CHEMII VLASTNÍ VYPSANÁ tvůrčí činnost ústavu (bio)koloidy molekulární aplikace (elektronika) fotochemie plazmochemie 1

2 BIOKOLOIDY HYALURONAN přírodní polysacharid aplikace v medicíně, kosmetice spolupráce s výrobcem kontakt: doc. M. Pekař, 3121, pekar@fch.vutbr.cz BIOKOLOIDY LIGNIT nepálit pomocník zemědělství pomocník ochrany životního prostředí kontakt: doc. M. Pekař, 3121, pekar@fch.vutbr.cz 2

3 BIOKOLOIDY HUMÍNOVÉ LÁTKY vymyslela příroda my žasneme kontakt: doc. M. Pekař, 3121, PC modelování molekul pomůcky pro výuku fyzikální chemie kontakt: doc. M. Pekař, 3121, 3

4 doc. Ing. Martina Klučáková, Ph.D., tel.: doc. Ing. Martina Klučáková, Ph.D., tel.:

5 doc. Ing. Martina Klučáková, Ph.D., tel.:

6 Radikálové reakce H-donorů, studované metodou EPR spektroskopie EPR spektroskopie = nejefektivnější metoda studia volných radikálů. Je založena na chování elektronů v magnetostatickém poli v přítomnosti elektromagnetického záření. Způsob detekce a) přímý zaznamenává se přímo EPR spektrum konkrétního radikálů b) nepřímý metoda spin-trappingu X + ST XTS Radikálové reakce H-donorů: XH -H X. odštěpení vodíku může proběhnout fotochemicky, chemicky OH -H O fenoxylové radikály -H R 1 NH R 2 R 1 N R 2 aminylové radikál R CH -H R C uhlíkaté radikály 1

7 Lab témata ve spolupráci s Textilním zkušebním ústavem (Ing. Petr Nasadil) Předběžná témata: Elektronický nos a možnosti jeho využití Stanovení stárnuti bavlny pomocí změny polymeračního stupně celulosy Ing. Jiří Kučerík Ph.D. místnost 3138 mail: kucerik@fch.vutbr.cz 1

8 Témata bakalářských prací 2008/09 Okruh podle zaměření výzkumubiokoloidy Mgr. Naděžda Fasurová,Ph.D. ÚFSCH-pracovna 3139, Přehled témat-zaměření huminové kyseliny 1. Studium huminových kyselin excitačně emisní metodou 2. Izolace fulvinových kyselin z půdních vzorků a studium jejich fluorescence 3. Studium fluorescence HK v pevné fázi 1

9 Obecné seznámení s tématy Huminové kyseliny, fulvinové kyseliny, huminy- jsou podskupiny huminových látek Použití těchto látek v upraveném stavu: nejčastěji ve formě humátů v zemědělství (úpravy kvality půdy, ovlivnění růstu zemědělských plodin, zlepšení kvality potravy zemědělských zvířat, lékařství Tyto látky mohou vázat do své struktury polutanty, těžké kovy Jejich význam je velký a lze využít jejich vlastností ku prospěchu společnosti Fluorescence Huminové kyseliny a fulvinové kyseliny mají ve své struktuře aromatické cykly nejčastěji fenolické skupiny, kumariny a chinony fluorescence Fluorescenční spektra HK a FK lze odlišit podle polohy exitačních a emisních píků FK emitují záření při nižších vlnových délkách, HK při vyšších vlnových délkách 2

10 MATERIÁL A METODY Lignitické huminové kyseliny jsou extrahovány z lignitu (lokalita Mikulčice) nebo z půd metodou alkalické extrakce s použitím roztoku NaOH a Na 4 P 2 O 7.10 H 2 O. Vzorky humátu jsou připraveny z přečištěné HK. Roztok HK je titrován roztokem NaOH na humát sodný (ph 7), který se dialyzuje a vymrazí při -50 C, nebo vysuší při 50 C. Standardy HK, FK- společnost IHSS Měření fluorescence na přístroji Aminco Bowman Měření fluorescence EXCITAČNÍ SPEKTRA, EMISNÍ SPEKTRA, SYNCHRONNÍ SPEKTRA, EXCITAČNĚ-EMISNÍ SPEKTRA (EEM): 3D SPEKTRUM VRSTEVNICOVÝ SPEKTROFLUOROGRAM Zpracování naměřených dat do 3D zobrazení a do vrstevnicového fluorogramu v programu Origin 3

11 Příklady naměřených spekter R.F.I 3 Extrakt HK černozem Extrakt HK lignitu vlnová délka (nm) Obr.1 Synchronní spektrum půdní a lignit. HK ( λ=20 nm) Obr.2 EEM- spektrum lignit. HK 4

12 LABORATOŘ CHEMIE A FYZIKY POKROČILÝCH FUNKČNÍCH MATERIÁLŮ Martin Weiter, Martin Vala, Oldřich Zmeškal, Ota Salyk, Stanislav Nešpůrek, Pavel Bednář, Jiří Navrátil INSTITUTE OF PHYSICAL AND APPLIED CHEMISTRY TÉMATA PRACÍ: 1. Organické materiály pro fotovoltaickou přeměnu sluneční energie 2. Vliv polárních aditiv na optické a elektrické vlastnosti π-konjugovaných materiálů 3. Vliv donorů a akceptorů na optické a elektrické vlastnosti π-konjugovaných materiálů 4. Studium interakce aditiv a π-konjugovaných materiálů pomocí optické spektroskopie 5. Elektrické a dielektrické vlastnosti derivátů diketo pyrrolo-pyrrolů 6. Určení tloušťky a indexu lomu tenkých vrstev s využitím interferenční mikroskopie 7. Studium homogenity tenkých vrstev metodami obrazové analýzy Pokročilé funkční materiály R 2 O R 1 N N R 1 O R 2 3,6-diphenyl-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4 dione jsou materiály,které díky svému uspořádání (struktuře) vykazují vlastnosti využitelné v mnoha oborech (optika, fotonika, molekulární elektronika, senzory...) často slouží jako náhrada jiných (dražších materiálů) např. náhrada drahých anorganických polovodičů levnějšími organickými a nebo se používají ke konstrukci principiálně nových zařízení (např. inteligentní papír)

13 Příklady aplikace pokročilých materiálů Pokročilé materiály v naší laboratoři OLED organická fotovoltaika aplikace DNA a bioanalogických mat. Pokročilé materiály senzory optické a optoelektronické aplikace výzkum nových materiálů

14 Bakalářské práce - příklady Organické materiály pro fotovoltaickou přeměnu sluneční energie (doc. Weiter) Vliv donorů a akceptorů na optické a elektrické vlastnosti π-konjugovaných materiálů (doc. Weiter) Vliv polárních aditiv na optické a elektrické vlastnosti π-konjugovaných materiálů (Dr. Vala) Studium interakce aditiv a π- konjugovaných materiálů pomocí optické spektroskopie (Dr. Vala) Bakalářské práce - příklady Elektrické a dielektrické vlastnosti derivátů diketo pyrrolo-pyrrolů (prof. Zmeškal) Určení tloušťky a indexu lomu tenkých vrstev s využitím interferenční mikroskopie (prof. Zmeškal) Studium homogenity tenkých vrstev metodami obrazové analýzy (prof. Zmeškal)

15 Interference images of mechanical cut in polymer layer PEDOT Al PEDOT ITO glass Al glass ITO PEDOT λ = 256 nm a) measured from the side of "air" b) measured from the side of "polymer" Senzorické vlastnosti aromatických a heterocyklických sloučenin s konjugovanými vazbami. Obr. 1. Zástupce 1,4-diketo-3,6-bis-(4 -dipyridyl)- pyrrolo-[3,4-c]pyrrole

16 BP1 Studium tenkých vrstev organických molekulárních látek pomocí mikroskopu Vedoucí: O.Salyk BP2 Studium tenkých vrstev organických molekulárních látek pomocí rentgenového záření. Vedoucí: O.Salyk U12 - Si 2Th.[ ] 2Th [rad] Height [cts] Rel. Int. [%] FWHM [ ] Order d-spacing [A] vafer 6,061 0, , ,000 0, ,570 12,148 0, ,650 15,160 0, ,560 18,288 0, ,590 1,4,1986 0, ,542 24,488 0, ,900 1,2,1957 0, ,

17 Děkujeme za pozornost! POTŘEBUJETE DALŠÍ INFORMACE? JSME VÁM K DISPOZICI, PŘIJĎTE SE ZEPTAT! Martin Weiter, Martin Vala, Oldřich Zmeškal, Ota Salyk, Stanislav Nešpůrek, Pavel Bednář, Jiří Navrátil

18 Fotochemie Doc. Ing. Michal Veselý, CSc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. Záření a TiO 2 1

19 1. Stabilita kompozitních filmů PVAl-TiO 2 (Petr Dzik) 2. Příprava strukturovaných tenkých vrstev TiO 2 (Michal Veselý) 3.Barvivy senzibilizované solární články (Petr Dzik) 4. Synergický účinek světla a polutantů na fotografie (Michal Veselý) Původní povrch hydrofobní Hydrofilní povrch hν Super-hydrofilní povrch 2

20 TiO 2 vrstva 3

21 Stabilita kompozitních filmů PVAl-TiO2 (Petr Dzik) Experimentální práce: Příprava kompozitů PVAl a oxidu titaničitého Studium fotokatalytických vlastností na modelových látkách Studium destrukce polymerní matrice s TiO 2 účinkem záření Analýza produktů UV-VIS a IČ spektroskopií, mikroskopickými technikami (polarizované světlo, fázový kontrast) Příprava strukturovaných tenkých vrstev TiO 2 (Michal Veselý) tištěné vrstvy Epson R300, R220 4

22 Příprava strukturovaných tenkých vrstev TiO 2 (Michal Veselý) Příprava strukturovaných tenkých vrstev TiO2 (Michal Veselý) Experimentální práce: Příprava nano-strukturovaných vrstev oxidu titaničitého sol-gel technikou a nanášení solu inkjetovou technikou Studium fotokatalytických vlastností připravených vrstev Analýza vrstev spektroskopickými a mikroskopickými technikami (polarizované světlo, fázový kontrast) 5

23 Barvivy senzibilizované solární články (Petr Dzik) Dye Sensitised Solar Cells - DSSC Poznámka: od nanostrukturovaných vrstev oxidu titaničitého je blízko k solárním článkům. DSSC: Jsou založeny na levných anorganických a organických materiálech Elektrony jsou generovány absorpcí světla v organickém barvivu (Rutheniový komplex) a následně transportovány polovodivou matricí (TiO 2 ) k elektrodám Vysoká porozita je nutná pro zajištění dostatečně velké plochy pro absorpci záření Barvivy senzibilizované solární články (Petr Dzik) Experimentální práce: Přehled o současné situaci na poli výzkumu DSSC Způsoby a principy měření účinnosti konverze slunečního záření Testování komerčního článku získání praktických dovedností při měření účinnosti konverze Výroba pilotního článku z komerčně dostupných surovin 6

24 Synergický účinek světla a polutantů na fotografie (Michal Veselý) Synergický účinek světla a polutantů na fotografie (Michal Veselý) 7

25 Synergický účinek světla a polutantů na fotografie (Michal Veselý) Experimentální práce: Příprava modelových přijímacích vrstev pro fotorealistický tisk inkoustovými tiskárnami Tisk testovacích obrazců a objektivní hodnocení tisku Procesy urychleného stárnutí (tepelné i světelné, ozón, NO x ) Měření spektrálními kolorimetry a hodnocení změn barevnosti 8

26 PLAZMOCHEMIE témata bakalářských prací ELEKTRICKÉ VÝBOJE V PLYNECH GlidArc (klouzavý výboj) vzduch, plynné směsi N 2, O 2 rozklady VOC (toluen, xylen, cyklohexan aj.) DBD (dielektrický povrchový výboj) vzduch, plynné směsi N 2, O 2 rozklady VOC (toluen, xylen, cyklohexan aj.) povrchové úpravy materiálů: papír, polymery, textilie, netkané textilie plazmové sterilizace: mikroorganismy, plísně Afterglow (dohasínající plazma) N 2 (čistý, příměsi: O 2, CH 4 aj.) kinetika numerické modelování RF kapacitně vázané plazma (za sníženého tlaku) H 2 odstraňování korozních vrstev různých kovových materiálů (Fe, Cu, slitiny ) PLAZMOCHEMIE témata bakalářských prací ELEKTRICKÉ VÝBOJE V KAPALINÁCH Diafragmový výboj vodné roztoky rozklady organických barviv (textilní, potravinářská aj.) huminové kyseliny plazmové sterilizace: mikroorganismy, plísně Pulsní výboje nad a pod vodní hladinou (AV ČR Praha) generace reaktivních částic (radikály, ionty) rozklady organických sloučenin (fenol aj.) plazmové sterilizace: mikroorganismy, plísně 1

27 DIAGNOSTIKA PLAZMATU PLAZMOCHEMIE témata bakalářských prací OES (optická emisní spektroskopie) stanovení rotačních a vibračních teplot kontrola depozičních procesů (zakázky pro ÚCHM prof. Čech, Zlín Precission) Elektrické charakteristiky statické (VA charakteristiky) dynamické PLAZMOCHEMIE vědecká skupina doc. RNDr. František Krčma, Ph.D. ( Ing. Zdenka Stará, Ph.D. Ing. Jitka Vrajová Mgr. Věra Mazánková Ing. Ivo Soural Spolupráce: ČR: PřF MU Brno, TM Brno, UFP AV ČR, Zlín Precission Zahraničí: MFF UK Bratislava, Paříž, Lisabon, Porto, Ghent 2