Dit proefschrift richt zich op de ontwikkeling van nieuwe koolstofmaterialen, hun karakterisering, en toepassing in energieopslag en waterzuivering.

De specifieke doelstellingen van deze studie waren de volgende:(1) methoden ontwikkelen om koolstofmaterialen te fabriceren met een grafeenachtige structuur, van goedkope en hernieuwbare voorlopers op basis van biomassa, (2) eigenschappen van koolstof nanomateriaal met doping verbeteren en (3) de toepasbaarheid van deze materialen in energieopslag en waterzuivering onderzoeken.

Voorlopers van biomassa die werden gebruikt bij de synthese van kristallijne koolstofnanomaterialen waren gerststro en sucrose. Verder, nanogestructureerde SNO ₂ gebruikt in SiC/C-synthese werd geëxtraheerd uit gerstschil. Doping, een proces dat additieven introduceert op de structuren van het gastheermateriaal, werd gebruikt om de eigenschappen van de koolstofstructuren voor de gewenste toepassing te verbeteren. Verder, de studie geeft dieper inzicht in de materiaalvorming:kristalfase, maat, vorm, en agglomeratietoestand van de volgende gedoteerde koolstofmaterialen:gouden nanodeeltjes/koolstof nanobloem (AuNP/CNF) composiet, koolstof gecoate silicium nanodeeltjes (Si@C), met grafiet bedekt siliciumcarbide (SiC@grafiet), en ijzer ingebed grafeen (Fe/grafeen).

Er werd waargenomen dat inductiegloeien een bruikbare techniek is bij de wijziging van de materiaaleigenschappen op het grote temperatuurbereik van 1000 ° C voor amorfe koolstof tot 2400 ° C voor grafietkool en om grote opbrengsten te verkrijgen. Ook, nanogestructureerd SiC/C in combinatie met extra koolstof bleek een levensvatbaar materiaal te zijn voor de groei van grafeenachtige koolstof bij gebruik van inductiegloeien. Aanwezigheid van extra koolstof bleek de vorming van de grafeenachtige koolstof niet te verstoren.

Het gesynthetiseerde Si@C werd getest als anodemateriaal voor Li-ionbatterijen. Door de koolstofcoating op het silicium, het toonde verbeterde stabiliteit van de laad- / ontlaadcyclus aan. De toepasbaarheid van het met ijzer gedoteerde grafeen werd getest als adsorbens voor het verwijderen van tetracycline uit waterig medium. Dit materiaal vertoonde een initiële tetracycline-adsorptie van 442 mg g-1, die verder toenam tot 660 mg g-1 dankzij het zelfregeneratievermogen van het composiet.

Het proefschrift van MSc Arūnas Meščeriakovas, getiteld "Synthese, kenmerken en toepassing van gedoteerde koolstofstructuren, " zal worden onderzocht aan de Faculteit Wetenschappen en Bosbouw Finland op 4 juni 2021 om 12.00 uur in het Tietoteknia Auditorium, Kuopio Campus.