Συντάχθηκε 07-09-2026 12:19
Ενημερώθηκε:
17-09-2026 13:10
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 06/10/2026 14:00
Λήξη: 06/10/2026 15:00
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Στυλιανός Παπαχαραλάμπους
Α.Μ.: 2021050070
Ημερομηνία Παρουσίασης: Τρίτη 06 Οκτωβρίου
Ώρα: 14:00
Αίθουσα: Zoom Meeting
https://tuc-gr.zoom.us/j/92476689582?pwd=EdEgqigSEFRSKu2GcRG7PDhqMwtVJd.1
Θέμα ΔE « Σύνθεση και χαρακτηρισμός νέων τροποποιημένων ή/και υποστηλωμένων γραφενίων και αξιολόγησή τους ως υλικά αποθήκευσης υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα. »
Title « Synthesis And Characterization Of New Modified And/Or Supported Graphenes And Their Evaluation As Hydrogen And Carbon Dioxide Storage Materials »
Επιβλέπων: Δημήτριος Γουρνής, καθηγητής ΧΗΜΗΠΕΡ
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
1. Δημήτριος Γουρνής, καθηγητής ΧΗΜΗΠΕΡ
2. Ιωάννης Γεντεκάκης, καθηγητής ΧΗΜΗΠΕΡ
3. Κωνσταντίνος Σπύρου, επίκουρος καθ. ΤΜΕΥ Ιωάννινα
Περίληψη:
Την σημερινή εποχή η ανάπτυξη αποδοτικών υλικών για αποθήκευση ενέργειας και αερίων του θερμοκηπίου αποτελεί επιτακτική ανάγκη. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον σχεδιασμό, τη σύνθεση και τον χαρακτηρισμό καινοτόμων νανοδομών άνθρακα. Απώτερος σκοπός της είναι η ανάπτυξη εξειδικευμένων υλικών για την αποθήκευση υδρογόνου (H₂) και διοξειδίου του άνθρακα (CO₂).
Βάση της έρευνας αποτέλεσε η δημιουργία τρισδιάστατων δικτύων υποστυλωμένου γραφενίου (pillared graphene). Αρχικά ο γραφίτης οξειδώθηκε επιτυχώς σε Οξείδιο του Γραφενίου (GO) μέσω της μεθόδου Staudenmaier. Εν συνεχεία το παραγόμενο υλικό υποβλήθηκε σε διαδικασίες χημικής λειτουργικοποίησης χρησιμοποιώντας αμινοσιλάνια (AEAPTMS, [3-(2-αμινοαιθυλαμινο)προπυλ]τριμεθοξυσιλάνιο και APTES, 3-αμινοπροπυλτριαιθοξυσιλάνιο) καθώς και υποστύλωσης με τα αντίστοιχα οκταμερή ολιγοσιλοξάνιά τους. Τα μόρια αυτά είχαν τον ρόλο των κάθετων στύλων (pillars) ανάμεσα στα δισδιάστατα φύλλα του γραφενίου, γεγονός που απέτρεπε την κατάρρευσή της δομής τους. Παράλληλα δημιουργούσαν ένα σταθερό, τρισδιάστατο και ιδιαίτερα πορώδες δίκτυο ικανό να φιλοξενήσει μόρια αερίων.
Κρίσιμος παράγοντας κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας αποτέλεσε η μέθοδος ξήρανσης των υλικών, συγκρίνοντας την ξήρανση στον αέρα (Air Drying) με τη μέθοδο της λυοφιλίωσης (Freeze Drying). Επιπλέον ο χαρακτηρισμός των παραγόμενων υλικών με σύγχρονες τεχνικές, επιβεβαίωσε την επιτυχή σύνδεση των σιλανίων και την αύξηση της διαστρωματικής απόστασης.
Ένα από τα σημαντικότερα συμπεράσματα της εργασίας ήταν ότι η τεχνική της λυοφιλίωσης υπερτερεί έναντι της συμβατικής ξήρανσης. Με την εξάχνωση του διαλύτη εμποδίζεται η ανάπτυξη τριχοειδών δυνάμεων και κατ’ επέκταση η επανασυσσωμάτωση (restacking) των υλικών. Ως αποτέλεσμα διατηρείται ακέραιη η πορώδης και τρισδιάστατη αρχιτεκτονική τους εξασφαλίζοντας έτσι μεγαλύτερη διαθέσιμη επιφάνεια. Η δομική αυτή βελτιστοποίηση καθιστά τα υποστυλωμένα γραφένια υποσχόμενους υποψήφιους για ενεργειακές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Παράλληλα δημιουργείται μια νέα και βιώσιμη λύση στο πρόβλημα της αποθήκευσης αερίων.
Abstract:
Nowadays, the development of efficient materials for energy and greenhouse gas storage is an urgent necessity. The present diploma thesis focuses on the design, synthesis, and characterization of innovative carbon nanostructures. Its ultimate goal is the development of specialized materials for the storage of hydrogen (H₂) and carbon dioxide (CO₂).
The basis of the research was the creation of three-dimensional networks of pillared graphene. Initially, graphite was successfully oxidized to Graphene Oxide (GO) via the Staudenmaier method. Subsequently, the produced material was subjected to chemical functionalization processes using aminosilanes (AEAPTMS, [3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane and APTES, 3-aminopropyltriethoxysilane) as well as pillaring with their corresponding octameric oligosiloxanes. These molecules acted as vertical pillars between the two-dimensional graphene sheets, which prevented the collapse of their structure. Simultaneously, they created a stable, three-dimensional, and highly porous network capable of hosting gas molecules.
A critical factor during the experimental procedure was the drying method of the materials, comparing air drying (A.D) with the freeze-drying (F.D.) method. Furthermore, the characterization of the produced materials with modern techniques confirmed the successful attachment of the silanes and the increase in the interlayer spacing.
One of the most important conclusions of this work was that the freeze-drying technique is superior to conventional drying. Through the sublimation of the solvent, the development of capillary forces and, consequently, the restacking of the materials is prevented. As a result, their porous and three-dimensional architecture remains intact, thus ensuring a larger available surface area. This structural optimization renders pillared graphenes as promising candidates for energy and environmental applications. At the same time, it creates a new and sustainable solution to the problem of gas storage.
