carbon dots, nanomaterials, optical detection, metal doping
Abstrakt
Celem pracy było opracowanie metod otrzymywania kropek węglowych z materiałów referencyjnych i biomasy roślinnej oraz ocena ich właściwości jako sensorów optycznych. Jako źródło węgla wykorzystywano produkty uboczne z przemysłu spożywczego (m.in. otręby pszenne i wytłoki z jabłek), które poddawano degradacji termicznej w piecu muflowym. Uzyskane produkty poddawano chemicznej eksfoliacji w celu uzyskania kropek węglowych. Kropki węglowe scharakteryzowano metodami spektroskopii UV-Vis, spektrofluorymetrii, spektroskopii FT-IR, XRD oraz mikroskopii HR-TEM.
Uzyskane kropki węglowe wzbudzane światłem w zakresie UV wykazywały fluorescencję w zakresie 400–600 nm, a ich wydajność kwantowa fluorescencji charakteryzowała się wysoką zmiennością i zależała od rodzaju substratu, temperatury procesu rozkładu termicznego oraz czasu rozkładu. Z otrębów pszennych poddanych termolizie w 400°C przez 60 minut uzyskano kropki węglowe o wysokiej krystaliczności i wydajności kwantowej fluorescencji (QY) rzędu 17,1% przy długości fali wzbudzenia λex wynoszącej 310 nm. Dla obierków z ziemniaka poddanych termolizie w 260°C przez 10 minut otrzymano kropki węglowe o polikrystalicznej strukturze i QY wynoszącym 14,5% przy λex=350 nm. Z wytłoków z rzepaku poddanych analogicznemu procesowi otrzymano amorficzne kropki węglowe o QY 10,8% przy λex=350 nm. Kropki węglowe zbadano do detekcji optycznej wybranych jonów metali oraz związków organicznych zanieczyszczających wodę (ibuprofen, paracetamol, chloridazon), wykazując ich potencjał aplikacyjny jako sensorów fluorescencyjnych.
The aim of the study was to develop methods for obtaining carbon dots from reference materials and plant biomass and to evaluate their properties as optical sensors. By-products from the food industry (including wheat bran and apple pomace) were used as a carbon source and subjected to thermal degradation in a muffle furnace. The obtained products were then chemically exfoliated to obtain carbon dots. The carbon dots were characterised using UV-Vis spectroscopy, spectrofluorimetry, FT-IR spectroscopy, XRD and HR-TEM microscopy.
The obtained carbon dots excited by light in the UV range exhibited fluorescence in the range of 400–600 nm, and their fluorescence quantum yield was characterised by high diversity and was dependent on the type of substrate, the temperature of the thermal decomposition process and the time of degradation. Wheat bran heat-decomposed at 400°C for 60 minutes yielded carbon dots with high crystallinity and a fluorescence quantum yield (QY) of 17.1% at an excitation wavelength λex of 310 nm. Potato peelings subjected to thermolysis at 260°C for 10 minutes yielded carbon dots with a polycrystalline structure and a QY of 14.5% at λex=350 nm. Rapeseed pomace processed in a similar manner yielded amorphous carbon dots with a QY of 10.8% at λex=350 nm. The carbon dots were tested for the optical detection of selected metal ions and organic compounds contaminating water (ibuprofen, paracetamol, chloridazon), demonstrating their potential application as fluorescent sensors.
Wydział
Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej
Status pracy dyplomowej
przed obroną
Licencja
Oświadczenie autora o udzieleniu licencji
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla wszystkich
Na stronie wykorzystywane są pliki cookie, bądź podobne rozwiązania. Aby poznać szczegóły zapoznaj się z polityką prywatności.
