28.11.2024
Tohtorinväitös ympäristöystävällisestä grafeeninvalmistuksesta ja grafeenikalvojen käytöstä biopohjaisessa sähköntuotannossa
FM Sara Lundin väitöskirja kemian alalta esitetään julkisesti tarkastettavaksi Åbo Akademin luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa.
Väitöskirjan otsikkona on From Exfoliation of Graphite to Graphene-based Electrodes for a Biophotoelectrochemical Application.
Väitöstilaisuus järjestetään torstaina 5. joulukuuta 2024 klo. 13 osoitteessa Auditorio Argentum, Aurum, Henrikinkatu 2, Turku. Väitöstilaisuutta voi seurata etänä. Vastaväittäjänä toimii professori Claudia Backes, Universität Kassel, Saksa ja kustoksena professori Jouko Peltonen, Åbo Akademi.
Yhteenveto
Grafeeni, joka koostuu yhdestä kerroksesta hiiliatomeja, on herättänyt suurta kiinnostusta ainutlaatuisten sähköisten, optisten ja mekaanisten ominaisuuksiensa vuoksi. Grafeenin täyden potentiaalin hyödyntämiseksi tarvitaan ympäristöystävällisiä ja tehokkaita menetelmiä sen massatuotantoon. Grafiitti, luonnonmateriaali, voi toimia raaka-aineena grafeenin valmistuksessa menetelmässä, jossa grafiittikerrokset erotetaan toisistaan mekaanisella voimalla nesteessä. Tämä menetelmä on kustannustehokas, mutta sen käyttöä on rajoittanut alhainen tuotantonopeus ja pitkät valmistusajat.
Tässä tutkimuksessa käytettiin Haapamäeltä, Suomesta peräisin olevaa luonnongrafiittia grafeenin valmistamiseen vesipohjaisissa liuoksissa, jotka stabiloitiin joko natriumkolaattia tai selluloosan nanokiteitä käyttäen. Nämä materiaalit ovat ympäristöystävällisiä, myrkyttömiä ja peräisin uusiutuvista lähteistä. Tulokset osoittivat, että menetelmällä voitiin tuottaa korkealaatuista grafeenia, jossa oli alle viisi kerrosta, ja korkeat pitoisuudet saavutettiin vain kahdessa tunnissa.
Tuotetuista liuoksista valmistettiin grafeenikalvoja, joita testattiin anodimateriaaleina biofotosähkökemiallisissa kennoissa. Nämä kennot tuottavat sähköä yhteyttävien mikro-organismien avulla, jotka saavat energiansa auringonvalosta. Kalvot osoittautuivat bioyhteensopiviksi, hydrofiilisiksi ja omaavansa pinnan, joka edisti mikro-organismien kasvua. Lisäksi niiden suorituskyky oli parempi kuin perinteisten indiumtinaoksidielektrodien, mikä tekee niistä kestävän ja kustannustehokkaan vaihtoehdon.
Näillä grafeenipohjaisilla kalvoilla on merkittävä potentiaali anodimateriaaleina biofotosähkökemiallisissa kennoissa niiden ympäristöystävällisen valmistusprosessin ja lupaavan suorituskyvyn ansiosta. Tämä tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia kestävien energiaratkaisujen kehittämiseksi uusiutuvia ja runsaasti saatavilla olevia materiaaleja hyödyntäen.
Sara Lund on tavoitettavissa sähköpostitse osoitteesta sara.h.lund@abo.fi.
Väitöskirja on luettavissa Åbo Akademin julkaisuarkistossa Doriassa.
Tästä linkistä voit ladata lehdistökuvan väittelijästä.
Ohjeet tohtorinväitöstilaisuuden seuraamiseksi etänä:
Jotta voisit seurata tohtorinväitöstilaisuutta etänä, tarvitset ohjelman nimeltä Zoom tai Google Chrome -selaimen. Sinun ei tarvitse luoda Zoom-tiliä voidaksesi seurata väitöstilaisuutta. Jos asennat Zoom-sovelluksen tulee sinun napauttaa tapahtuman linkkiä (yllä) ja hyväksyä, että Zoom avaa linkin.