Σύνθεση κβαντικών ψηφίδων (QD's) SnS 2 και μελέτη της φωτοκαταλυτικής του ικανότητας για την παραγωγή υδρογόνου

Μήλιωσης, Γεώργιος

Κουτσολέλος, Αθανάσιος Γ.

Ο συνδυασμός του σύγχρονου τρόπου ζωής με τις αυξημένες ανάγκες σε ενέργεια και την ταυτόχρονη ανάγκη μείωσης των εκπομπών των αερίων ρύπων οι οποίες εντείνουν όλο και περισσότερο το φαινόμενο του θερμοκηπίου, έχει καταστήσει σαφές την ανάγκη ηπιότερων μορφών ενέργειας και παράλληλα φιλικότερων προς το περιβάλλον. Το υδρογόνο θεωρείται ως μία από τις κορυφαίες εναλλακτικές πηγές ενέργειας καθώς είναι το απλούστερο, ελαφρύτερο αλλά και με την μεγαλύτερη αναλογία ενέργειας προς βάρος από όλα τα καύσιμα. Ακόμα είναι εξαιρετικά φιλικό προς το περιβάλλον καθώς από την καύση του παράγεται αποκλειστικά και μόνο νερό. Η σημερινή παραγωγή υδρογόνου επιτυγχάνεται κυρίως με την αναμόρφωση ατμών μεθανίου και νερού δίνοντας ως παραπροϊόν διοξείδιο του άνθρακα. Όμως το μεθάνιο είναι μία μη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και η ελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα δημιουργεί διάφορα προβλήματα όπως προαναφέρθηκε. Για αυτό είναι αναγκαίο να βρεθεί ένας τρόπος παραγωγής υδρογόνου από το νερό χρησιμοποιώντας την ηλιακή ενέργεια. Στην παρούσα εργασία συνθέσαμε κβαντικές ψηφίδες θειούχου κασσίτερου με τη μέθοδο της ζεστής έγχυσης, στη συνέχεια τις διασπείραμε με υπέρηχο απολέπιση σε ultrasonic bath και ultrasonic probe σε διάφορους διαλύτες και τέλος τις χρησιμοποιήσαμε για τη φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου. Οι κβαντικές ψηφίδες είναι ημιαγώγιμα νανοσωματίδια τα οποία παρουσιάζουν μοναδικές οπτικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες, από τις ιδιότητες τους αυτές απορρέει η φωτοκαταλυτική τους δραστικότητα για την αναγωγή των κατιόντων υδρογόνου και την παραγωγή μοριακού υδρογόνου από το νερό. Το κίνητρο για την παρούσα εργασία προέρχεται από προηγούμενες μελέτες στις οποίες είχαν συνθέσει κβαντικές ψηφίδες διάφορων μεταλλικών διχαλκογονιδίων και τις είχαν χρησιμοποιήσει για την παραγωγή μοριακού υδρογόνου. Στην παρούσα διπλωματική εργασία συνθέσαμε κβαντικές ψηφίδες θειούχου κασσίτερου με τη μέθοδο της θερμής έγχυσης και έγιναν προσπάθεις για την φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου. Η ένωση μας χαρακτηρίστικε διεξοδικά με διάφορες τεχνικές όπως φασματοσκοπία UV-Vis, μικροσκοπία ατομικής δύναμης AFM, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης SEM, περίθλαση ακτίνων χ XRD και φασματοσκοπία P- RAMAN. Ακόμα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις για την παραγωγή υδρογόνου σε αέριο χρωματογράφο ( GC). (EL)

Τhe current lifestyle combined with the increased energy needs and the need to reduce greenhouse gas emissions has shown the need for milder forms of energy, while at the same time being more environmentally friendly. Hydrogen is considered as one of the leading alternative energy sources as it is the simplest, lighter but also the most energy to weight ratio of all other fuels. It is also extremely environmentally friendly as only water is produced from its combustion. Today's hydrogen production is mainly achieved by reforming methane and water and carbon dioxide is produced as a byproduct. But methane is a non renewable source of energy, and carbon dioxide releases a number of problems . For this, it is necessary to find a way of producing hydrogen from water using solar energy. In the present study we synthesized quantum dots of tin disulfide by the hot injection method, then dispersed them by ultrasonic bath and ultrasonic probe in various solvents and finally we used them for the photocatalytic hydrogen evolution. Quantum dots are semiconductor nanoparticles that exhibit unique optical and electronic properties, resulting in their photocatalytic activity for the reduction of hydrogen cations and the production of molecular hydrogen from water. The motivation for the present work comes from previous studies in which they had synthesized quantum dots of various metall dichalcogenides and had used them for the production of molecular hydrogen. In the present thesis we synthesized quantum dots of tin disulfide by the hot injection method and attempts were made for the photocatalytic production of hydrogen. Our association has been extensively characterized by various techniques such as UV-Vis spectroscopy, AFM atomic force microscopy, SEM scanning electron microscopy, XRD x-ray diffraction, and P-RAMAN spectroscopy. Measurements have also been made to produce hydrogen in a gas chromatograph (GC). (EN)

text

Τύπος Εργασίας--Πτυχιακές εργασίες

Διασπορά

Photocatalytic activity

Semiconductor nanoparticles

Quantum dots

Metal dichalcogenides

Ηλιακή ενέργεια

Διχαλκογονίδια μετάλλων

Dispersion

Θειούχος κασσίτερος

Μέθοδος ζεστής έγχυσης

Φωτοκαταλυτική δραστηριότητα

Νανοσωματίδια

Hot injection method

Solar energy

Tin disulfide

Hydrogen generation

Ultrasonic exfoliation

Κβαντικές ψηφίδες

Ημιαγώγιμα

Πανεπιστήμιο Κρήτης

E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο

Elocus

Ελληνική γλώσσα

2017-07-21

http://elocus.lib.uoc.gr:443/dlib/d/d/e/metadata-dlib-1501570016-599802-14263.tkl

Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Πτυχιακές εργασίες