A novel and sustainable synthesis of 2D graphene quantum dots
Viinanen, Kai Alfred (2022)
Diplomityö
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022121571667
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022121571667
Tiivistelmä
Graphene quantum dots (GQDs) have lately gained big interest due to their unique properties and possible applications. This unique component can be synthesized via bottom-up and top-bottom approaches using precursors that are cheap, ecological, and easy to obtain.
This work aims to find the most optimal conditions to produce controllable GQDs of wanted size ecologically and economically by studying how different compositions, used temperatures/irradiation, and reaction times affect synthesis.
It was found that the presence of water produces fewer by-products and more GQDs in quantity but with a smaller average size. In addition, it was found that Catalyst compensates for the presence of water by producing GQDs with bigger average size, but it needs to be in a very small amount otherwise synthesis will go out of control. Grafeenikvanttipisteet (GQDs) ovat viime aikoina herättäneet suurta kiinnostusta niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien ja mahdollisten sovellusten vuoksi. Tämä ainutlaatuinen komponentti voidaan syntetisoida alhaalta ylöspäin sekä ylhäältä alaspäin suuntautuvalla lähestymistavalla käyttämällä halpoja, ekologisia ja helposti hankittavia raaka aineita.
Tämän työn tavoitteena on löytää optimaaliset olosuhteet, jotta halutun kokoisten GQD:iden tuottaminen olisi kontrolloitua, ekologista sekä taloudellista, tutkimalla miten raaka aineen koostumus, käytetty reaktio lämpötila/säteilytys sekä reaktioaika vaikuttavat GQD:iden syntetisointiin.
Tuloksista voi huomata, kuinka veden läsnäolo vähentää sivureaktioita ja tuottaa enemmän GQDs, mutta syntetisoidut GQDs omaavat pienemmän koon. Tämän lisäksi voi huomata kuinka katalyytti kompensoi veden vaikutuksen tuottamalla suuremman kokoisia GQDs, mutta katalyyttiä on lisättävä pienissä määrin, muuten synteesi muuttuu kontrolloimattomaksi
This work aims to find the most optimal conditions to produce controllable GQDs of wanted size ecologically and economically by studying how different compositions, used temperatures/irradiation, and reaction times affect synthesis.
It was found that the presence of water produces fewer by-products and more GQDs in quantity but with a smaller average size. In addition, it was found that Catalyst compensates for the presence of water by producing GQDs with bigger average size, but it needs to be in a very small amount otherwise synthesis will go out of control.
Tämän työn tavoitteena on löytää optimaaliset olosuhteet, jotta halutun kokoisten GQD:iden tuottaminen olisi kontrolloitua, ekologista sekä taloudellista, tutkimalla miten raaka aineen koostumus, käytetty reaktio lämpötila/säteilytys sekä reaktioaika vaikuttavat GQD:iden syntetisointiin.
Tuloksista voi huomata, kuinka veden läsnäolo vähentää sivureaktioita ja tuottaa enemmän GQDs, mutta syntetisoidut GQDs omaavat pienemmän koon. Tämän lisäksi voi huomata kuinka katalyytti kompensoi veden vaikutuksen tuottamalla suuremman kokoisia GQDs, mutta katalyyttiä on lisättävä pienissä määrin, muuten synteesi muuttuu kontrolloimattomaksi