Fotoaktív bio-nanokompozit előállítása reakciócentrum fehérje és TiO2 -dal borított többfalú szén nanocsövek felhasználásával Tudományos diákköri dolgozat.

Az előadások a következő témára: "Fotoaktív bio-nanokompozit előállítása reakciócentrum fehérje és TiO2 -dal borított többfalú szén nanocsövek felhasználásával Tudományos diákköri dolgozat."— Előadás másolata:

1 Fotoaktív bio-nanokompozit előállítása reakciócentrum fehérje és TiO2 -dal borított többfalú szén nanocsövek felhasználásával Tudományos diákköri dolgozat Fiser Béla Témavezetők: Dr. Hernádi Klára, egyetemi tanár, Dr. Nagy László, egyetemi docens SZTE, TTIK, Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék, Orvosi Fizikai és Biofizikai Intézet 2008

2 Előadásom felépítése Előadásomban fotoaktív bio-nanokompozit előállítását mutatom be fotoszintetikus reakciócentrum és TiO2-dal borított többfalú szén nanocső felhasználásával, s az így kapott rendszer fotokémiai folyamatait vizsgálom. Bevezetés Áttekintés Célkitűzések Anyagok és módszerek Eredmények és megvitatásuk Összegzés Továbblépési lehetőségek

3 Fotoszintetikus reakciócentrum fehérje és nem fehérje jellegű részei
Áttekintés Nanotechnológia, nanobiotechnológia Kompozitok, nanokompozitok Szén nanocső erősítésű kompozitok Szén nanocső alapú bionanokompozitok A fotoszintetikus reakciócentrum felépítése Bfeo A P QA B QB Fe Crt Bfeo B Bkl A Bkl B Egy MWNT „matryoska-baba” szerkezete (Forrás: Fotoszintetikus reakciócentrum fehérje és nem fehérje jellegű részei

4 Célkitűzések Szervetlen TiO2 réteggel borított többfalú szén nanocsövek előállítása és karakterizálása TiCl4,TiBr4 prekurzorok és különböző oldószerek alkalmazásával. A szén nanocsöveken kialakuló szervetlen réteg minőségének vizsgálata a hidrolízis sebességének függvényében. Fotoaktív bio-nanokompozitok előállítása, a kapott kompozitok és fotoszintetikus reakciócentrum felhasználásával, s ezen anyagok fotokémiai folyamatainak vizsgálata.

5 Minta előkészítés, vizsgálati módszerek I.
Közvetlen összemérés a minta előállítás során, a prekurzorok reaktivitása miatt N2 áram alkalmazása Vizsgálatainkat TEM, SEM, készülékek segítségével végeztük, a normál felbontású vizsgálatok esetében ragasztásos technikát használtunk a minta előkészítés során Felületi réteg bizonyítása: - szabad nanocsővégek - rétegben előforduló repedések

6 Minta előkészítés, vizsgálati módszerek II.
Fotoszintetikus reakciócentrum (RC) előállítása preparátum formájában RC/ TiO2/MWNT bio-nanokompozit előállítása Flash-indukált abszorpcióváltozás vizsgálata PS A vizsgálathoz alkalmazott egysugaras spektrofotométer blokkvázlata L – a mérőfényt szolgáltató lámpa M – monokromátor SH – shutter K – mintatartó F1, F2 - szűrők PM – fotoelektron-sokszorozó C – számítógép PS – a flash-lámpa tápegysége Xe – a gerjesztő fényt szolgáltató Xenon flash-lámpa

7 Eredmények és értékelésük
Oldószer használata a szeparált TiO2 részecskék keletkezésének visszaszorítására Alkalmazott oldószerek: aceton, etanol Mindkét prekurzor kiválóan oldódott az alkalmazott oldószerekben. TiO2/MWNT+EtOH (prek. TiBr4) TiO2/MWNT +Aceton (prek. TiCl4)

8 Lassú és gyors hidrolízis alkalmazása
A hidrolízis sebességének hatása a rétegképződésre Hogyan hat a hidrolízis sebességének változtatása a kialakuló szervetlen réteg minőségére? Vizsgált minták: - TiBr4/MWNT/EtOH - TiCl4/MWNT/Aceton Lassú és gyors hidrolízis alkalmazása TiBr4/MWNT/EtOH – „lassú” TiCl4/MWNT/Aceton – „gyors”

9 A kapott görbék számított kinetikai paraméterei
Abszorpciós kinetika változások egyszeres gerjesztés hatására (λ=860 nm) Sample Afast (%) tfast (s) Aslow tslow constant RC 100 0.853 - RC/MWNT 34 0.250 66 1.6 RC/TiO2/MWNT 52 0.493 48 RC/TiO2/MWNT+Terb. 82 0.125 18 0.765 A kapott görbék számított kinetikai paraméterei

10 Abszorpciós kinetika változások sorozat flashekkel történő gerjesztés hatására (λ=860 nm)

11 Célkitűzések Összegzés
A szén-nanocsöveken szervetlen TiO2 réteg alakul ki oldószerek (etanol, aceton), és TiCl4, vagy TiBr4 prekurzorként történő alkalmazása esetén, melynek minőségét a hidrolízis sebessége egyértelműen befolyásolja. RC/ TiO2/MWNT összetételű bio-nanokompozit anyagot állítottunk elő, amely fotoszintetikus tevékenységet mutat, és stabilitása perceken keresztül megmarad. A TiO2/MWNT nanokompozit a fény által gerjesztett elektront csapdázza. Nanokompozit anyagok, TiO2 réteggel borított többfalú szén-nanocsövek előállítása és karakterizálása. Fotoaktív bio-nanokompozitok előállítása, a kapott kompozitok és fotoszintetikus reakciócentrum felhasználásával, s ezen anyagok fotokémiai folyamatainak vizsgálata.

12 Továbblépési lehetőségek
RC/ TiO2/MWNT bio-nanokompozit előállítási paramétereinek változtatása A bio-nanokompozit fotokémiai aktivitásának további vizsgálata A környezeti tényezők hatása a rendszerre

13 Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretném megköszönni Dr. Hernádi Klárának és Dr. Nagy Lászlónak, a témavezetőimnek, (SZTE TTIK, Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék, Orvosi Fizikai és Biofizikai Intézet) a munkám elkészítéséhez nyújtott tanácsaikat, segítségüket, s mindent, amit megtanítottak nekem. Külön köszönet illeti a Biofizika Tanszék minden dolgozóját a kellemes légkörért, amelyben végezhettem munkámat, és Németh Zoltánt, az Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék PhD hallgatóját.