Φρυσάλη Μαρία
|
ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ |
|
TMHMA ΧΗΜΕΙΑΣ |
|
Υποψήφιος Διδάκτωρ Φρυσάλη Μαρία |
|
Τίτλος Διδακτορικής Διατριβής Θεωρητική μελέτη προσρόφησης διοξειδίου του άνθρακα σε νανοπορώδη υλικά |
|
Επιβλέποντες Επιβλέπων Καθηγητής : Φρουδάκης Ε. Γεώργιος Μέλη Επιτροπής : (1) Φρουδάκης Ε. Γεώργιος (2) Φαράντος Κ. Σταύρος (3) Στούμπος Αθανάσιος |
|
Στοιχεία Διατριβής Έναρξη Διδακτορικής Έρευνας: 24/05/2011 Ημερομηνία Υποστήριξης Διδακτορικής Διατριβής: 24/06/2015
Εγκεκριμένος Π/Υ: 45.000 |
|
Περίληψη To διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα από τα σημαντικότερα αέρια του πλανήτη που κεντρίζουν το επιστημονικό ενδιαφέρον καθώς αποτελεί περιβαλλοντικό και οικονομικό πρόβλημα ύψιστης σημασίας. Θεωρείται το βασικότερο από τα αέρια του θερμοκηπίου ενώ κρίνεται αναγκαία η απομάκρυνση του από το φυσικό αέριο. Κάποια από τα πιο συνηθισμένα υλικά τα οποία έχουν χρησιμοποιηθεί ως προσροφητές για διαχωρισμό/αποθήκευση CO2 είναι τα πορώδη σκελετικά υλικά τύπου Metal-Organic Frameworks (MOFs), τύπου Zeolite Imidazolate Frameworks (ZIFs) και τύπου Covalent-Organic Frameworks (COFs). Τα υλικά αυτά έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για προσρόφηση και διαχωρισμό αερίων καθώς διαθέτουν εξαιρετικές φυσικοχημικές και δομικές ιδιότητες. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, αρχικά μελετήθηκε η φύση της αλληλεπίδρασης του CO2 με ένα σύνολο στρατηγικά επιλεγμένων ομάδων, οι οποίες ενσωματώθηκαν σε βενζολικούς δακτυλίους. Ο βενζολικός δακτύλιος αποτελεί την πιο διαδεδομένη οργανική γέφυρα σε υλικά τύπου MOF, ZIF και COF. Η αυξημένη αλληλεπίδραση αερίου με την οργανική γέφυρα του υλικού, μπορεί να βελτιώσει σε μεγάλο ποσοστό τόσο την προσροφητική ικανότητα του υλικού όσο και την εκλεκτικότητα του στο αέριο που θέλουμε να προσροφήσει. Με τη πραγματοποίηση υπολογισμών από πρώτες αρχές καθώς και με προσομοιώσεις GCMC μελετήσαμε τις αποθηκευτικές ικανότητες υλικών τύπου MOF, ZIF και COF με διοξείδιο του άνθρακα. Η καλύτερη ενέργεια αλλ/σης υπολογίστηκε για το φαινοξείδιο του λιθίου με τιμή 8.6 kcal/mol. H ενέργεια αυτή είναι περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την ενέργεια του μη υποκατεστημένου βενζολίου. Ακολουθεί το όξινο θειικό φαινύλιο και η οξίμη του βενζαλμιδίου με ενέργειες 4.7 και 4.4 kcal/mol αντίστοιχα.Επιπλέον, από τα αποτελέσματα της μελέτης προέκυψε ότι με την προσθήκη ομάδων υποκαταστατών αυξάνεται η προσροφητική ικανότητα και στους τρεις τύπους υλικών. Η μεγαλύτερη αύξηση προσρόφησης καταγράφεται στα υλικά τύπου COF, ακολουθούν τα υλικά τύπου MOF και τέλος τα υλικά τύπου ZIF. Παρά την μεγάλη αύξηση της προσρόφησης στα COF, μεγαλύτερη προσροφητική ικανότητα σε πιέσεις έως 3bar και θερμοκρασία δωματίου εξακολουθούν να έχουν τα υλικά τύπου ZIF. |
|
Λέξεις κλειδιά προσρόφηση, διοξείδιο του άνθρακα, νανοπορώδη |
|
Παραδοτέα - Δημοσιεύσεις 1. Συμμετοχή με poster στο Διεθνές Συνέδριο MOF2012 (16-19/09/2012): Theoretical Study of CO2 absorption in functionalised MOFs – M.G. Frysali, E.M. Klontzas, G.E. Froudakis 2. Συμμετοχή με παρουσίαση στην διημερίδα Ηράκλειτος ΙΙ (4-5/12/2012) - Θεωρητική μελέτη προσρόφησης διοξειδίου του άνθρακα σε νανοπορώδη υλικά 3. Συμμετοχή με παρουσίαση στο 60 ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΜΠΟΣΙΟ ΠΟΡΩΔΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 9-10/09/2013 ΤΕΙ Καβάλας με θέμα: «THEORETICAL STUDY OF CO2 ADSORPTION IN FUNCTIONALIZED MOFS» 4. M. G. Frysali, E. Klontzas and G. E. Froudakis, ChemPhysChem 2014 15, 905–911 5. Συμμετοχή με poster στο WE-Heraeus Physics School 2014 (16th-17th June 2014) «Theoretical study of CO2 adsorption in functionalized MOFs » 6. Συμμετοχή με poster στο NanoTP Workshop entitled "Metal nanoparticles for advanced materials: From theory to practice", (1st - 3rd October 2012, UOC, Heraklion), «Theoretical study of CO2 adsorption in functionalized MOFs » 7. Συμμετοχή με poster στο 30th Panhellenic Conference on Solid-State Physics and Material Science with international participation, 2014 (21st - 24th September 2014, FORTH, Heraklion, Crete, Greece), «Theoretical study of CO2 adsorption in functionalized MOFs »
|
