1. Priprava tankoslojnih plasti na osnovi tio 2 v namene protikorozijske zaščite : magistrsko deloAlain Kerhe, 2021, master's thesis Abstract: Nezaščitene železne in jeklene površine so dovzetne za zračno vlago in kisik. Na njih se zaradi termodinamske nestabilnosti tvori šibka pasivna plast oksida, ki se lušči in poškoduje kovinske konstrukcijske materiale. V magistrskem delu smo nerjavno jeklo AISI 304 prevlekli s postopkom sol-gel ter izdelano protikorozijsko zaščito na osnovi TiO2, ki naj bi preprečevala tvorbo korozijskih produktov in inhibirala proces korozije. Nanesli smo po več plasti tankoslojne zaščite, med nanašanjem posameznih plasti pa smo jih za stabilizacijo sušili v sušilniku ali avtoklavu: tri plasti pri 500 °C, pet plasti pri 200 °C in 500 °C ter deset plasti pri 200 °C. Plasti smo toplotno obdelali, da bi iz njih odstranili organske komponente, ostali so samo kompleksni oksidi Ti4+. To je vodilo do večje homogenosti in adhezivnosti, manjše poroznosti in boljšega prekrivanja med plastmi.
Preizkušali smo različne sestave plasti ter določali njeno stabilnost, obstojnost, medplastno prekrivanje in inhibicijsko zaščito prevlek v agresivnih medijih, predvsem v HCl pri različnih koncentracijah: 2-%, 8,5-% in 17-%. Za analizo plasti smo uporabljali elektrokemijsko impedančno spektroskopijo (EIS) in potenciodinamsko polarizacijsko spektroskopijo (PP). Eksperimentalne točke, pridobljene z metodo EIS, smo predstavili z Nyquistovimi in Bodejevimi diagrami, hkrati pa si z interpretacijo konstruiranih karakterističnih nadomestnih vezij pridobili vpogled v impedančne parametre ter na njihovi podlagi ugotovili pozitivne zaviralne (inhibicijske) lastnosti proti korozijskim procesom pri več nanosih plasti. Najboljšo protikorozijsko zaščito je kovini dajalo pet plasti, sušenih na 200 °C, najslabšo protikorozijsko zaščito pa je imel premazni sistem z vsebnostjo naravnega voska P123 in s tremi plastmi, sušenimi na 500 °C.
Keywords: protikorozijska zaščita, nerjavno jeklo, postopek sol-gel, inhibicijska hitrost, elektrokemijska impedančna spektroskopija, potenciodinamska polarizacijska spektroskopija
Published in DKUM: 19.03.2021; Views: 1318; Downloads: 86
 Full text (6,08 MB) |
2. Razvoj modificiranih elektrod iz steklastega ogljika za določevanje težkih kovin v sledovih in analizo vodikovega peroksida : doctoral dissertationBarbara Rajh, 2019, doctoral dissertation Abstract: V doktorski disertaciji so predstavljene nove metode za določevanje težkih kovin v sledovih. Kot alternativa živosrebrni elektrodi sta bili v zadnjem desetletju predstavljeni bizmutova in antimonova elektroda, mehanizem delovanja teh elektrod pa do sedaj še ni bil pojasnjen. V doktorskem delu je predstavljena študija delovanja elektrod pri različnih pogojih elektroanalize s tehniko elektrokemijske impedančne spektroskopije (EIS). Uporabili smo nemodificirano elektrodo iz steklastega ogljika (GCE) in modificirano elektrodo z različnimi in situ pripravljenimi prevlekami na njeni površini (prevleka iz bizmuta BiFGCE in prevleka iz antimona SbFGCE) za določanje Zn(II), Cd(II) in Pb(II). Metode smo pred EIS analizo delno validirali (meja zaznavnosti, meja določljivosti, linearnost, občutljivost, točnost, natančnost). Za pripravo BiFGCE smo uporabili dve različni koncentraciji 0,5 mg/L in 1,0 mg/L Bi(III) v elektrolitu 0,1 M acetatnem pufru, za pripravo SbFGCE pa 0,5 mg/L Sb(III) v elektrolitu 0,1 M acetatnem pufru ali 0,01 M HCl.
Z EIS-analizami BiFGCE pri različnih potencialih smo ugotovili, da se prevleka, nastala pri določenem potencialu elektronalaganja, enako obnaša v svojem naravnem stanju, zato je primerna za elektroanalizo. Z uporabo modelov ekvivalentnih električnih vezij (EEC) smo pridobili parametre za opis delovanja BiFGCE. Ugotovili smo, da različni dodatki težkih kovin v raztopino z elektrolitom nimajo signifikantnega vpliva na delovanje BiFGCE oziroma na kapacitivnost in polarizacijsko upornost BiFGCE. Za različne sisteme smo uporabili različne EEC in ugotovili, da delovanje BiFGCE pri določanju težkih kovin pri različnih pogojih analize (na primer potencialih elektronalaganja) ni enaki proces. Ugotovili smo, da so sistemi z 1,0 mg/L Bi(III) pri različnih potencialih elektronalaganja kinetično in difuzijsko kontrolirani procesi, sistemi z 0,5 mg/L Bi(III) so kinetično in difuzijsko kontrolirani pri potencialih, bolj negativnih od –0,6 V, pri potencialu elektronalaganja –0,6 V in bolj pozitivnih potencialih pa gre za kinetično kontrolirane procese.
S SbFGCE smo v 0,01 M HCl določali Cd(II) in Pb(II), v 0,1 M acetatnem pufru pa zraven le teh še Zn(II). Z metodo EIS smo preučevali delovanje SbFGCE. Ugotovili smo, da na delovanje oziroma polarizacijsko upornost SbFGCE v acetatnem pufru koncentracija dodanih analitov nima signifikantnega vpliva pri vseh različnih potencialih EIS-analize in v HCl pri potencialih EIS-analize enakih potencialom elektronalaganja. Z uporabo EEC modelov smo ugotovili, da so pri najbolj negativnih potencialih elektronalaganja (–1,1 V za SbFGCE v HCl in –1,2 V za SbFGCE v acetatnem pufru) sistemi pod kinetično kontroliranimi procesi ne glede na prisotnost in koncentracijo analitov.
Zaradi dobrih analitskih lastnosti BiFGCE in SbFGCE smo razvili nove elektrode z različnimi kombinacijami bizmutove in antimonove prevleke na GCE (BiSbFGCE) ter skupno masno koncentracijo Bi(III) in Sb(III) 0,5 mg/L ali 1,0 mg/L. 22 različnih metod smo delno validirali za določanje Zn(II), Cd(II) in Pb(II) v 0,1 M acetatnem pufru. Ugotovili smo, da imajo določene metode širše linearno območje in boljšo občutljivost za določanje analitov v primerjavi z drugimi kombiniranimi BiSbFGCE ali samo BiFGCE ali SbFGCE. Večina metod je za določanje Cd(II) in Pb(II) v okviru izbranih kriterijev točnosti in natančnosti. Potem smo optimizirali še čas elektronalaganja prevleke na GCE in ponovno delno validirali izbrane metode z optimiziranim časom elektronalaganja. Z optimizacijo smo dosegli nižje meje zaznavnosti in določljivosti ter boljšo občutljivost za določanje analitov.
Na GCE smo razvili tudi nov senzor za detekcijo vodikovega peroksida. Gre za nov pristop priprave tovrstnega senzorja. Na GCE smo nanesli nov material iz nanodelcev grafena (GNP) brez uporabe encimov. Z amperometrično analizo pripravljenega senzorja smo potrdili, da je redukcija H2O2 difuzijsko kontroliran proces in da je GNP/GCE selektivna za H2O2.
Keywords: anodna striping voltametrija, elektrokemijska impedančna spektroskopija, BiFGCE, SbFGCE, BiSbFGCE, GNP/GCE, vodikov peroksid, amperometrija
Published in DKUM: 18.10.2019; Views: 2762; Downloads: 358
Full text (3,69 MB) |
3. Fotokatalitski filter na osnovi TiO2 za čiščenje zrakaLuka Romanić, 2018, master's thesis Abstract: Čiščenje zraka je vedno bolj bistvenega pomena, saj poskrbimo za zdravo bivalno okolje, ustreznost zakonodajnim zahtevam in nenazadnje znižanje družbenih stroškov. Lahkohlapne organske spojine (VOC) so prepoznane kot eno glavnih onesnažil zraka. Znaten vpliv imajo tudi na kakovost zraka v zaprtih prostorih. Dolgotrajna izpostavljenost tem toksičnim snovem, pa predstavlja tako grožnjo za zdravje ljudi, kot za ravnovesje ekosistemov.
Fotokataliza je ena izmed številnih ukrepov za reševanje tega problema. Tekom naše študije smo preučili tri različne komercialno dostopne tipe fotokatalizatorja (CCA 100BS, CCR 200N in S5 300B) na osnovi titanovega dioksida (TiO2). Preučili smo lastnosti materialov, ki vplivajo na fotokatalitsko aktivnost TiO2 kot katalizatorja.
Ker smo želeli pridobiti mehansko dovolj stabilne vzorce smo fotokatalizator imobilizirali na dva različna tipa nosilca. Na ploščice anodiziranega aluminija različnih hrapavosti in na keramično peno različne poroznosti. Kot vezivo smo uporabili peroksotitanovo kislino (PTK), v katero smo vmešali vsak tip fotokatalizatorja posebej, tako da smo dobili suspenzijo (UF TiO2 + PTK), različnih masnih koncentracij γ(TiO2) = 5, 10, 20 in 40 g/L. S potopitveno metodo smo nato oslojili nosilce.
Fotokatalitska aktivnost tvorjene plasti (UF TiO2 + PTK) na substratih, je bila ocenjena na podlagi fotorazgradnje izopropanola in acetona, kot modelnih VOC pod UV/VIS svetlobo v pretočnem fotoreaktorju. Za primerjavo in potrditev fotokatalitske aktivnosti pripravljenih substratov, smo izvedli še elektrokemijsko analizo vzorcev anodiziranega aluminija, potopljenih v tri odstotni raztopini NaCl. To smo izvedli z merjenjem impedance v prisotnosti UV-svetlobe in brez UV-svetlobe, v različnih časovnih intervalih od 1, 3, 5, 7 do 10 ur.
Z vrstičnim elektronskim mikroskopom smo analizirali morfologijo tvorjene plasti. Ugotovili smo, da je plast kompaktna in da se z višanjem koncentracije fotoatalizatorja viša fotokatalitska aktivnost substrata. Prav tako se z višanjem specifične površine substrata, viša tudi fotokatalitska učinkovitost. Preučevani materiali so izkazali primerno visoko fotokatalitsko učinkovitost in tako kažejo potencial kot filtri za čiščenje zraka.
Keywords: Titanov dioksid, TiO2, fotokataliza, lahkohlapne organske spojine, VOC, elektrokemijska impedančna spektroskopija, EIS, peroksotitanova kislina, PTK, meritev fotokatalitske aktivnosti.
Published in DKUM: 13.09.2018; Views: 2509; Downloads: 256
Full text (3,83 MB) |
4. Optimizacija tvorbe filma premazov na vodni osnovi z uporabo elektrokemijske impedančne spektroskopijePeter Berce, 2017, doctoral dissertation Abstract: Premazi na vodni osnovi predstavljajo pomemben segment v tehnologiji premazov in se uporabljajo kot okolju prijaznejša alternativa tradicionalnim premazom na osnovi organskih topil. Velika večina polimerov, ki služijo kot veziva v premazih so praktično netopna v vodi, zato se v premazih na vodni osnovi nahajajo v obliki termodinamsko nestabilne koloidne disperzije, ki je kinetično stabilizirana preko površinskega naboja in neionskih polarnih skupin. Zaradi te oblike je sušenje premazov na vodni osnovi bistveno bolj kompleksno kot sušenje tradicionalnih premazov na osnovi organskih topil. Najfleksibilnejši način optimizacije tvorbe filma iz premazov na vodni osnovi je z dodatkom koalescentov, t.j. organskih topil, ki nekaj časa zastajajo v suhem filmu in olajšajo deformacijo ter zlivanje oziroma koalescenco koloidnih delcev v homogeno polimerno plast.
V doktorski disertaciji je predstavljen razvoj metodologije na osnovi uporabe elektrokemijske impedančne spektroskopije za študij tvorbe filma in optimizacijo koalescentov pri formuliranju premazov na vodni osnovi, hkrati pa so predstavljeni tudi rezultati vpliva koalescentov na lastnosti in stabilnost disperzije veziva.
Naši rezultati kažejo, da koalescenti povzročajo nabrekanje in solvatacijo delcev veziva, obseg teh dveh pojavov pa je pogojen s hidrofilnostjo koalescentov, oziroma z njihovo sposobnostjo tvorjenja vodikovih vezi z vodo. Izkaže se, da je porast viskoznosti posledica povečanja volumskega dela delcev zaradi nabrekanja s topilom in zaradi znižane mobilnosti, ki jo prinese solvatacija. Koalescenti zaradi povečane solvatacije in sprememb lastnosti medija poslabšajo elektrostatično stabilnost, vendar hkrati izboljšajo sterično stabilizacijo, obseg obeh pojavov pa je zopet pogojen s hidrofilnostjo koalescenta.
Razvili smo novo metodo na osnovi elektrokemijske impedančne spektroskopije, ki smo jo verificirali s pomočjo mikroskopije na atomsko silo. Preko spremembe obsega Warburgove difuzije testnega elektrolita tekom sušenja, smo kvantitativno spremljali proces tvorbe oziroma homogenizacije filma. S to novo metodo smo nato proučili vpliv hidrofilnosti, hlapnosti in količine koalescenta na tvorbo filma. Rezultati študije kažejo, da se hidrofilni koalescenti zadržujejo bližje površini delcev in tako omogočajo učinkovitejšo tvorbo filma. Ugotovili smo tudi, da do določene mere večja količina in nižja hlapnost koalescentov izboljšata tvorbo filma, vendar pa prevelika količina in uporaba prepočasnih koalescentov povzroča zastajanje topila in s tem dolgoročno mehčanje filma, ki ne doseže optimalne mehanske in kemijske obstojnosti. V disertaciji je tudi predstavljen primer optimizacije realnega zaščitenega premaza na vodni osnovi, kjer smo s pomočjo nove metode poiskali optimalno kombinacijo koalescentov in rezultate dobili desetkrat hitreje kot z uporabo klasičnih razvojnih postopkov.
V doktorskem delu sta zajeta dva ključna znanstvena prispevka, in sicer nova metodologija za opazovanje in optimizacijo tvorbe filma pri premazih na vodni osnovi ter opredelitev in razlaga vplivov različnih koalescentov na stabilnost in lastnosti vodnih disperzij polimernih veziv.
Keywords: elektrokemijska impedančna spektroskopija, koalescent, premazi na vodni osnovi, stabilnost disperzije, tvorba filma
Published in DKUM: 13.11.2017; Views: 2042; Downloads: 162
Full text (3,63 MB) |
5. VREDNOTENJE PROTIKOROZIJSKE ZAŠČITE Z EPOKSI PREMAZI S POMOČJO ELEKTROKEMIJSKE IMPEDANČNE SPEKTROSKOPIJESaša Skale, 2009, doctoral dissertation Abstract: Elektrokemijsko impedančno spektroskopijo (EIS) smo uporabili za preučevanje zaščitnih lastnosti različnih sistemov protikorozijske zaščite z epoksi premazi. Pripravili smo dve seriji vzorcev z epoksi sisitemi zaščite v intervalu med približno 150µm in 250µm. Pri prvi seriji vzorcev smo na površine peskane do stopnje Sa 21/2 po ISO 8501-1 nanesli epoksi cink fosfatni temelj, epoksi vmesni premaz z železovim luskavcem (MIOX) in običajni epoksi
pokrivni premaz. Druga serija je imela navaden barierni epoksi temelj. Vmesni in pokrivni premaz pa sta ostala ista kot pri prvi seriji vzorcev. Prvi trije vzorci druge serije, so bili nanešeni na površine peskane do stopnje Sa 21/2 po ISO 8501-1. Preostanek druge serije pa je bil nanešen na ročno očiščene površine do stopnje St 2 po ISO 8501-1. Pripravljene vzorce smo izpostavili v vlažni komori (ISO 6270-1) in jih preučili z elektrokemijsko impedančno sprektroskopijo. Vrednotenje začetnih EIS meritev vzorcev je pokazalo pomembna odstopanja od običajnih modelov nadomestnih vezij. Na kompeksni ranini smo ugotovili, pred razvojem prevodnih por v premaznem sistemu, precejšen obseg realne komponente impedance, kasneje pa širjenje oziroma sploščitev polkroga. Preučitev začetnih meritev je pokazala, da njihovo slabo ujemanje s nadomestnimi vezji ne more biti posledica hrapavosti kovinske podlage ali pa nehomogenosti premaznega filma. Predlagali smo izboljšan model nadomestnega vezja, ki dodatno upšteva neposreden prenos — difuzijo ionov skozi premazni film. Izboljšan model
uveljavi dodatni neskončni Warburgov element, ki premošča dosedanja elementa za kapacitvnost premaza in upornost por. Neskončni Warburgov element je rezultat rešitve drugega Fick-ovega zakona v primeru difuzije ionov skozi premazni film. Izboljšan model bolje razlaga EIS meritve, tudi v primerjavi s nadomestnim vezjem, ko namesto kapacitivnosti premaza uporabimo empirični konstantni fazni element (CPE).
Vrednosti elementov nadomestnega vezja, ki jih določimo s primerjavo z EIS meritvami odražajo mehanizme transporta ionov skozi premazni film. Predlagali smo, da se vrednosti elementov nadomestnega vezja uporabijo za razvrščanje oziroma kvalitativno vrednotenje površinske zaščite s premazi. Rezultati razvrščanja se v veliki meri ujemajo z rezultati konvencionalnega ocenjevanja sistemov zaščite v vlažni komori. Primerjava aktivne inhibicije korozije zaradi cink fosfatnega temelja z bariranimi lastnostmi premaznega filma pokaže, da so slednje prevladujoče pri opredelitvi kvalitete sistema zaščite. Izkaže se tudi, da uporaba cink fosfatnega temelja pri debelinah sisteme zaščite nad 200µm ni potrebna. Obseg prenosa naboja skozi premazni sistem je pri prvi seriji vzorcev bistveno večji kot pri drugi seriji. To posredno potrjujejo rezultati konvencionalnega staranja premazov v vlažni komori. Ocenjevanje vzorcev druge serije pokaže bistveno slabše zaščitne lastnosti sistemov nanešenih na ročno očiščeno podlago (St 2 po ISO 8501-1). Ti kažejo večje obsege difuzije in prenosa ionov skozi pore v primerjavi z vzorci s sistemom zaščite na peskani podlagi. Rezultate ocenjevanja s pomočjo elementov nadomestnih vezij potrjujejejo tudi rezultati staranja v vlažni komori. Ob koncu staranja v vlažni komori so imeli vzorci druge serije, s sistemom zaščite na ročno očiščeni podlagi, poslabšano adhezijo,. Vzorci s sistemi na peskani podlagi pa so ohranili začetno popolno adhezijo. To je v skladu z uveljavljenimi konvencijami za pripravo površin v industriji protikorozijske zaščite s premazi.
Keywords: elektrokemijska impedančna spektroskopija, protikorozijski premazi, vlažna komora, nadomestna vezja, CPE, Warburgova impedanca, vrednotenje epoksi premazov, cink fosfat, železov luskavec, priprava površin, epoksi poliamino amidni premazi, ISO 12944
Published in DKUM: 11.01.2010; Views: 4931; Downloads: 570
Full text (6,12 MB) |
6. Korozijske raziskave ortopedskih implantatov z elektrokemijsko impedančno spektroskopijo : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programaDejan Štefanec, 2003, undergraduate thesis Keywords: ortopedski implantati, jeklo, nerjavno jeklo, AISI 304, korozija, pasiviranje, molibden, Ringerjeva raztopina, anodna polarizacija, elektrokemijska impedančna spektroskopija
Published in DKUM: 26.07.2007; Views: 4284; Downloads: 0 |
