Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů



Podobné dokumenty
GRAFEN VERSUS MWCNT; POROVNÁNÍ DVOU FOREM UHLÍKU V DETEKCI TĚŽKÉHO KOVU. Název: Školitel: Mgr. Dana Fialová. Datum:

Uhlík Ch_025_Uhlovodíky_Uhlík Autor: Ing. Mariana Mrázková

Modely modifikací uhlíku

Allotropické modifikace uhlíku

Modifikace uhlíkové pastové elektrody pro stanovení stříbrných iontů

Uhlík v elektrotechnice

VY_32_INOVACE_30_HBEN14

Moderní pohled na formy a modifikace uhlíku

Lasery RTG záření Fyzika pevných látek

Fullereny. Nanomateriály na bázi uhlíku

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

EU peníze středním školám digitální učební materiál

DUM č. 7 v sadě. 24. Ch-2 Anorganická chemie

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Chemické metody přípravy tenkých vrstev

Prvky 14. Skupiny (Tetrely)

Nanotechnologie. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Seminární práce Nanomateriály uhlíkové NANOtrubky

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA


PERIODICKÁ TABULKA. Všechny prvky v tabulce můžeme rozdělit na kovy, nekovy a polokovy.

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Uhlík a jeho alotropy

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Principy chemických snímačů

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Chemie povrchů verze 2013

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější.

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Název: Stanovení železa ve vzorcích krve pomocí diferenční pulzní voltametrie

Titul: NANOTECHNOLOGIE: Tvorba modelu fullerenu

Prvky 4. A skupiny. Prvky 4. A skupiny UHLÍK. Prvky 4. A skupiny UHLÍK. UHLÍK - výskyt

Diamantu podobné uhlíkové vrstvy pro pokrytí kloubních náhrad

Metalografie ocelí a litin

Tajemný uhlík. Od uhlí k diamantu

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor (předmět): Chemie - ročník: PRIMA

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Návod pro laboratorní úlohu: Komerční senzory plynů a jejich testování

Nano a mikrotechnologie v chemickém inženýrství. Hi-tech VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE ÚSTAV CHEMICKÉHO INŽENÝRSTVÍ

Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku

Vnitřní stavba pevných látek přednáška č.1

Sorpce oxidu uhličitého na vápence pocházejících z různých lokalit České republiky

Katedra chemie FP TUL Chemické metody přípravy vrstev

Nové typy materiálů na bázi uhlíku. Ing. Stanislav Czudek, PhD Třinecké železárny, a.s. Koksochemická výroba

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Počet atomů a molekul v monomolekulární vrstvě

Materiálový výzkum. Výzkumný program

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Zařazení polokovů v periodické tabulce [1]

Příprava grafénu. Petr Jelínek

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

Klastry Při neustálém dělením tuhé látky (kovu, slitiny, keramiky i grafitu) bychom se dostali až ke strukturám, které by obsahovaly dva až několik st

Uhlíkové nanotrubičky (CNT) a jejich aplikační možnosti. Martina Koutná

Víme, co vám nabízíme

Opakování

Studijní program: Konzervování-restaurování objektů kulturního dědictví

Částicové složení látek atom,molekula, nuklid a izotop

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

Vazby v pevných látkách

Chemie - 3. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

Obecná charakteristika

Pružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)

REAKTIVNÍ MAGNETRONOVÉ NAPRAŠOV. Jan VALTER HVM Plasma s.r.o.

Vizualizace krystalové struktury. Individuální seminární práce pro udělení zápočtu z předmětu Anorganická chemie 2012

Monitorování hladiny metalothioneinu a thiolových sloučenin u biologických organismů vystavených působení kovových prvků a sloučenin

Nanomateriály - nanotechnologie

ELEKTRONICKÉ PRVKY TECHNOLOGIE VÝROBY POLOVODIČOVÝCH PRVKŮ

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk

Chemie i do zadních lavic, vyzkoušejte nový pohled na chemické pokusy

Fyzika je přírodní věda, která zkoumá a popisuje zákonitosti přírodních jevů.

Filtrace

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

Otázky a jejich autorské řešení

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

VY_32_INOVACE_6/15_ČLOVĚK A PŘÍRODA. Předmět: Fyzika Ročník: 6. Poznámka: Vodiče a izolanty Vypracoval: Pták

Nanotechnologie a Nanomateriály na PřF UJEP Pavla Čapková

materiál č. šablony/č. sady/č. materiálu: Autor:

Využití kalorimetrie při studiu nanočástic. Jindřich Leitner VŠCHT Praha

H H C C C C C C H CH 3 H C C H H H H H H

Metody gravimetrické

Filtrace a katalytický rozklad nežádoucích složek v odpadních vzdušninách a spalinách pomocí nanovlákenných filtrů

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. TEST ŠKOLNÍHO KOLA kategorie D. ZADÁNÍ: 70 BODŮ časová náročnost: 120 minut

Přírodní vědy - Chemie vymezení zájmu

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Některé poznatky z charakterizace nano železa. Marek Šváb Tereza Nováková Martina Müllerová Jan Šubrt Karel Závěta Eva Gregorová

Transkript:

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů 7. června/june 2013 9:30 h 17:30 h Laboratoř metalomiky a nanotechnologií, Mendelova univerzita v Brně a Středoevropský technologický institut Budova D, Zemědělská 1, 613 00 Brno http://web2.mendelu.cz/af_239_nanotech/index.php Reg.č.projektu: CZ.1.07/2.4.00/31.0023 Mgr. Dana Fialová Název projektu: Partnerská siť centra excelentního bionanotechnologického výzkumu

Obsah 1. Úvodní informace o významu uhlíku 2. Formy uhlíku, nanoformy uhlíku, grafen, expandovaný uhlík 3. Využití uhlíkových nanoforem pro interakci s ionty těžkých kovů 4. Shrnutí 2

UHLÍK CARBON - nekovový prvek znám od 2. pol. 18.století - základní stavební kámen všech organických sloučenin a živých - v elementárním stavu se vyskytuje v přírodě ve dvou základních alotropních modifikacích (grafit a diamant) - v posledních 30 letech byly objeveny v přírodě nebo laboratorně vytvořeny další modifikace Uhlík nám dává: - nejpevnější vlákna - nejlepší mazadlo grafit - nejpevnější a nejtvrdší materiál diamant - nejlepší adsorbent plynů aktivní uhlí - nejlepší heliovou bariéru skelný uhlík - nové objevy jako je molekula fullerenu, nanotrubice, nanopěny 3

NEJNOVĚJŠÍ OBJEVY 1985 objev fullerenů 1991 objev uhlíkových nanotrubic 1993 výroba nanotrubic ve velkém 1995 uhlíkové anody pro lithiové dobíjecí články 2001 monokrystaly z uhlíkových nanotrubic 2002 použití diamantu na polovodičové součástky 2002 připravena uhlíková nanopěna 2003 použití fullerenů v medicíně 2003 tranzistor z uhlíkových nanotrubic 2004 vlákno v žárovce z uhlíkových nanotrubic 2004 zjištěny paramagnetické vlastnosti uhlíkových nanopěn 4

Uhlíky používané v naší laboratoři Skelný uhlík (glassy carbon, GC) je monolitický negrafitující uhlík s velkou isotropií strukturních i fyzikálních vlastností, prakticky nepropustný pro kapaliny i plyny. Vyrábí se pyrolýzou termosetových polymerů, které mají vytvořenu trojrozměrnou strukturní síť. Používá se jako náhrada platiny či křemenného skla v chemických laboratořích, v metalurgii a k výrobě stavebních prvků v jaderné technice. Má vysokou biokompatibilitu, proto nachází využití v medicinální praxi na implantáty. 5 Skelný uhlík má výborné mechanické i elektrické vlastnosti, je chemicky inertní a má široké potenciálové okno (zejména v anodické oblasti). Povrch GC elektrod se upravuje před každým měřením nejčastěji leštěním vodnou suspenzí aluminy (Al 2 O 3, velikost částic 0,3 příp. 0,05 μm) do zrcadlového lesku

Grafen je forma uhlíku, kterou tvoří jedna či několik málo vrstev rovinné sítě vzájemně propojených atomů uhlíku uspořádaných do tvaru šestiúhelníků (hybridizace sp 2 ). Jedná se o vlastně strukturní součást grafitu, která si vzhledem ke zvláštním fyzikálním vlastnostem, výborné tepelné vodivosti (přes 4000 W m -1 K -1 u izotopicky čištěného grafenu) a využitelností pro mnohé elektronické a optické aplikace zasloužila vlastní název i Nobeovu cenu za fyziku v r. 2010 pro své objevitele. 6 Grafit (tuha) je nejčastější přírodní modifikace uhlíku, jejíž struktura se skládá z vrstev tzv. grafenu, které jsou tvořeny uhlíky navázanými do šestiúhelníků. Na každý uhlík jsou kovalentně vázany další tři uhlíky (hybridizace sp 2 ). Tvoří se zde rozsáhlý systém delokalizovaných elektronů (π-systém). Jednotlivé vrstvy spolu drží pouze pomocí slabých interakcí tzv. van der Waalsovy síly. Této vlastnosti se využívá např. při výrobě tužek, kde mletá tuha tvoří základní složku tyčinky určené pro psaní a kreslení. Grafit vede elektrický proud.

Uhlíkové nanotrubice a nanorohy (carbon nanotube and nanocone) - nejmodernější uhlíkový materiál, jsou to uměle vyrobené mikroskopické trubičky složené z válcově svinuté vrstvy grafenu o průměru pouhých několika (1-100) nanometrů - zachycují velké objemy plynů, iontů, vyztužují polymerní vlákna a slouží jako základní materiál v nanotechnologiích - ve struktuře se vyskytují uhlíky s hybridizací sp 2 a některé formy mají zajímavé elektrické (polovodivé) vlastnosti. - objemová výroba vychází z katalytického rozkladu plynů obsahujících vhodně vázaný uhlík na vhodných podložkách (katalyzátory obsahují Ni, Fe apod.) - nanotrubice mají téměř v celém objemu stejnou tloušťku a mohou být jednovrstvé (single walled nanotube SWNT) nebo vícevrstvé (multiwalled nanotube MWNT) - rychlý katalytický růst - vznik útvarů ve tvaru nanorohů 7

Experiment Využití uhlíkových nanoforem pro interakci s ionty těžkých kovů Navážka: 10 mg uhlíku Interakce: 1 ml (100 µm Cd) s 10 mg uhlíku, t= 25 C, míchání Doba interakce: 1; 3; 6; 12; 24 hodin Centrifugace: 10 min. 2,800 rpm Filtrace: vzorky přefiltrovat přes 0,45 µm filtry Elektrochemická detekce : DPV, LSV, (WE - HMDE, RE - Ag/AgCl/3MKCl, AE - Pt drátek, depozice -1,2 V; 240s) W A R Tříelektrodové zapojení 8

Koncentrace Cd (µm) Využití uhlíkových nanoforem pro interakci s ionty těžkých kovů 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 MWCNT GRAFEN EXPAND 1H 3H 6H 12H 24H Adsorpce kadmia na povrch různých forem uhlíku v % čas (hod) MWCNT % GRAFEN % EXPAND % 1 30 99 5 3 37 99 10 6 39 98 13 12 36 96 16 24 49 98 6 Interakce kadmia a grafenu nejvyšší adsorpce na povrch Interakce kadmia a expandovaného uhlíku bez adsorpce Interakce kadmia a mwcnt po 24 hod. 50 % adsorpce 9

Děkuji Vám za pozornost. 10