Dla studentów

Temat 1: Projektowanie i badania niskowymiarowych struktur do fotokatalitycznego oczyszczania wody

Temat 2: Opracowanie technologii wytwarzania transparentnej ceramiki domieszkowanej jonami metali przejściowych do zastosowań fotonicznych i optoelektronicznych

Temat 3: Synteza i modyfikacja kropek węglowych jako sensybilizatorów światła widzialnego w celu poprawy aktywności fotokatalitycznej nanorozmiarowych katalizatorów półprzewodnikowych.

Kontakt: tel. 71 3954 174, email: 

Opis Tematu 1: Praca skierowana jest do osób zainteresowanych nowoczesnymi nanomateriałami oraz ich zastosowaniem w ochronie środowiska, w szczególności w procesach oczyszczania wody. Jej celem będzie zaprojektowanie, synteza oraz kompleksowa charakterystyka struktur niskowymiarowych, takich jak nanokropki, nanokryształy oraz materiały dwuwymiarowe, a także ich kompozytów i materiałów porowatych o kontrolowanych właściwościach optycznych i powierzchniowych.

Część eksperymentalna obejmie wykonanie szeregu syntez prowadzących do otrzymania materiałów funkcjonalnych, a następnie ich szczegółową analizę przy użyciu zaawansowanych technik badawczych, takich jak dyfrakcja rentgenowska (XRD), mikroskopia elektronowa (SEM i TEM) oraz metody spektroskopowe. Istotnym elementem pracy będzie również optymalizacja warunków syntezy oraz zrozumienie zależności pomiędzy strukturą, morfologią i właściwościami optycznymi materiałów a ich aktywnością fotokatalityczną.

W trakcie realizacji pracy student zdobędzie praktyczne doświadczenie w samodzielnym prowadzeniu badań materiałowych, od etapu projektowania syntezy, poprzez wykonanie pomiarów, aż po analizę i interpretację wyników. Szczególny nacisk zostanie położony na zastosowanie otrzymanych materiałów w procesach degradacji związków organicznych w wodzie, co pozwoli powiązać badania podstawowe z bieżącymi wyzwaniami środowiskowymi.

Opis Tematu 2: Praca skierowana jest do osób zainteresowanych nowoczesnymi materiałami funkcjonalnymi, łączącymi właściwości optyczne z wysoką trwałością chemiczną i mechaniczną. Jej celem będzie opracowanie technologii otrzymywania transparentnej ceramiki domieszkowanej jonami metali przejściowych, takich jak chrom, mangan, żelazo czy nikiel, oraz zrozumienie wpływu składu i parametrów procesu na jej właściwości optyczne i strukturalne.

W ramach pracy student będzie zajmował się projektowaniem składu materiałowego oraz doborem metod syntezy proszków wyjściowych, a następnie ich konsolidacją z wykorzystaniem zaawansowanej techniki spiekania, polegającej na spiekaniu ceramiki w niskiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Szczególny nacisk zostanie położony na kontrolę mikrostruktury, eliminację porowatości oraz uzyskanie wysokiej przezroczystości optycznej materiału.

Otrzymane materiały będą poddane szczegółowej charakterystyce obejmującej analizę strukturalną (XRD), badania mikrostruktury (SEM), pomiary właściwości optycznych (UV-Vis, spektroskopia absorpcyjna i emisyjna) oraz ocenę stopnia transparentności. Istotnym elementem pracy będzie również określenie zależności pomiędzy obecnością jonów metali przejściowych, strukturą krystaliczną i defektami a właściwościami optycznymi materiałów.

Praca ma charakter eksperymentalny i pozwala zdobyć praktyczne doświadczenie w zakresie nowoczesnych technologii ceramicznych, inżynierii materiałowej oraz technik analitycznych stosowanych w badaniach materiałów optycznych. Tematyka ta znajduje zastosowanie m.in. w fotonice, laserach, detektorach oraz elementach optoelektronicznych, co czyni ją atrakcyjną zarówno z punktu widzenia badań naukowych, jak i potencjalnych wdrożeń technologicznych.

Opis tematu 3:  Celem pracy magisterskiej będzie opracowanie stosunkowo prostych i powtarzalnych metod syntezy kropek węglowych (CDs) oraz zbadanie ich roli jako uczulaczy katalizatorów półprzewodników. Punktem wyjścia będzie przygotowanie CDs metodą hydrotermalną z łatwo dostępnych prekursorów organicznych, a następnie ich modyfikacja powierzchniowa, na przykład poprzez wprowadzenie heteroatomów takich jak azot, fosfor lub siarka. Otrzymane kropki zostaną wykorzystane do wytworzenia prostych układów kompozytowych CDs/Kat, których zadaniem będzie rozszerzenie zakresu absorpcji światła na obszar widzialny.

W pracy nacisk zostanie położony na podstawową charakterystykę optyczną materiałów, obejmującą spektroskopię UV-Vis oraz fotoluminescencję, co pozwoli ocenić zmiany w absorpcji i emisji światła wynikające z modyfikacji CDs. Kluczowym elementem będzie również ocena aktywności fotokatalitycznej poprzez badanie degradacji modelowego związku organicznego pod wpływem światła widzialnego. Interpretacja wyników skoncentruje się na jakościowym powiązaniu właściwości optycznych kropek węglowych z obserwowaną poprawą efektywności fotokatalizy. Praca ma charakter aplikacyjno-poznawczy i pozwala wykazać, że odpowiednio zaprojektowane CDs mogą skutecznie zwiększać wykorzystanie światła widzialnego w procesach fotokatalitycznych.