Φωτοχημική τροποποίηση του οξειδίου του γραφενίου με χρήση παλμικού λέιζερ

RDF 

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο



Σημασιολογικός εμπλουτισμός/ομογενοποίηση από το EKT
2012 (EL)
Pulsed lazer assisted photochemical modification of graphene oxide
Φωτοχημική τροποποίηση του οξειδίου του γραφενίου με χρήση παλμικού λέιζερ

Σάββα, Κυριακή

Στρατάκης, Εμμανουήλ
Τζανετάκης, Παναγιώτης

Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη των φωτοχημικών ιδιοτήτων του οξειδίου του γραφενίου (GO), καθώς με ακτινοβόληση παλμικού λέιζερ επιτυγχάνεται η τροποποίηση του σε reduced graphene oxide-rGO. Εξετάζονται σε αυτή την περίπτωση, (χρησιμοποιώντας τεχνικές φασματοσκοπίας Raman, uv-vis και FTIR), οι κατάλληλες συνθήκες για να πραγματοποιηθεί αναγωγή του GO με σύγκριση του αρχικού φάσματος, ενδιάμεσου και τελικού συναρτήσει παραμέτρων που παίζουν καθοριστικό ρόλο όπως η ενέργεια, η συχνότητα των παλμών, ο χρόνος έκθεσης στην ακτινοβολία λέιζερ καθώς και ο διαλύτης στον οποίο βρίσκεται το GO. Επίσης γίνεται προσπάθεια εμπλουτισμού χλωρίου-Cl και αζώτου-N με χρήση λέιζερ αρχικά σε υποστρώματα οξειδίου γραφενίου όπου με μετρήσεις XPS επιβεβαιώνεται ο εμπλουτισμός και στη συνέχεια εφαρμογή σε Τρανζίστορ Εκπομής Πεδίου (FET) με βάση το GO. Σε αυτά γίνονται συγκριτικές μετρήσεις χαρακτηριστικών I-V πριν και μετά τον εμπλουτισμό . Το θεωρητικό κομμάτι χωρίζεται σε τρία κεφάλαια. Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή όπου εξηγούμε τι είναι το γραφένιο. Ακολούθως στο κεφάλαιο 1 γίνεται αναφορά στη σύνθεση και στη δομή του γραφενίου και του GO καθώς και στις μεθόδους παρασκευής του. Στη συνέχεια στο κεφάλαιο 2 περιγράφουμε λεπτομερώς τις τεχνικές φασματοσκοπίας που χρησιμοποιήσαμε για ανάλυση των αποτελεσμάτων από τα πειράματα μας. Στο κεφάλαιο 3 αναφερόμαστε στους τρόπους αναγωγής του οξειδίου του γραφενίου και στις εφαρμογές της αναγωγής αυτής σε οργανικά φωτοβολταϊκά και σε τρανζίστορ μιας και αυτοί ήταν οι στόχοι μας. Το πειραματικό κομμάτι όπου είναι και το κεφάλαιο 4 χωρίζεται σε τρία μέρη. Το πρώτο μέρος αναφέρεται στην αναγωγή μέσω ακτινοβόλησης με Λέιζερ του GO. Αρχικά έγινε μελέτη της αναγωγής του GO σε διάλυμα σε δύο διαφορετικούς διαλύτες και σύγκριση ακτινοβόλησης σε τρεις διαφορετικές διάρκειες παλμών, nanosecond, picosecond, femtosecond, με ίδια πυκνότητα ενέργειας και ίδιους χρόνους έκθεσης. Ακολούθως γίνεται και ακτινοβόληση σε υποστρώματα GO καθώς και εφαρμογή σε FET. Το δεύτερο μέρος έχει να κάνει με τη λειτουργικοποίηση όπου βλέπουμε και την εφαρμογή του οξειδίου του γραφενίου σε φωτοβολταϊκές κυψελίδες. Στο τρίτο μέρος γίνεται εμπλουτισμός χλωρίου-Cl και αμμωνίας-NH3 σε υποστρώματα GO και εφαρμογή σε διαφορετικά FET στα οποία παίρνουμε μετρήσεις χαρακτηριστικών I-V των τρανζίστορ. Στο κεφάλαιο 5 συζητάμε τα αποτελέσματα των πειραμάτων καθώς και τις εφαρμογές τους. Κάνουμε τις συγκρίσεις με άλλες μεθόδους που έχουν γίνει είτε αναγωγής είτε εμπλουτισμού. Η εργασία αυτή τελειώνει με τα συμπεράσματα που εξάγουμε και την αναφορά στις προσδοκίες και τις προοπτικές για το μέλλον και την εξέλιξη αυτού του τροποποιημένου GO. (EL)
The subject of the present master thesis is the pulsed laser assisted photochemical modification of graphene oxide. In particular the suitable conditions to realize efficient reduction of graphene oxide in solution or in the form of thin films via excimer laser irradiation in Helium atmosphere are investigated. A parametric study is performed through variation of laser fluence, number of pulses and graphene oxide solvent. In all cases the reduction process is monitored using Raman, UV-VIS, FTIR and XPS spectroscopies. We also report a first attempt of functionalization and doping of graphene oxide sheets through pulsed UV laser irradiation in the presence of liquid precursor molecules and gas dopant media (Cl2 and NH3) respectively. Finally we demonstrate the implementation of our technique in organic photovoltaic (OPV) and field effect transistor (FET) applications. In the introduction section, the properties of graphene and graphene oxide are summarized. We emphasize on the composition and structure of graphene and the most important preparation methods of graphene oxide. In chapter 2 the spectroscopic methods we used were described in detail. Chapter 3 reports on the state of the art of the laser assisted reduction of GO as well as the potential application of this technique in OPV cells and GO FETs. The first part of chapter 4 presents our simple reduction technique based on pulsed UV laser irradiation of GO in liquid media. Results on different fluences, three different laser pulse durations and two different solvents are presented and compared. The technique is additionally applied to GO thin films, while its effect on the electrical performance of GO FETs is demonstrated. The second part is referred in the pulse laser assisted photochemical functionalization of GO and its application in OPV solar cells. In the third part we report preliminary results of Cl and N doping of GO thin films and its effect on the electrical performance of GO FETs. In chapter 5 we discussed the results of the experiments we carried out and their impact on various applications. We conclude by a brief introduction into the future prospects of the new technique developed. (EN)

text

Αναγωγή οξειδίου γραφενίου
Reduction of graphene oxide
Εμπλουτισμός οξειδίου γραφενίου
Doping of graphene oxide

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2012-11-16




*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.