Studies towards the Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Silica Fibers via Electrospinning

Polyorganosilany spadají do skupiny hybridních materiálů třídy II, které nabízejí nové možnosti materiálových funkcí a jejich vlastností. Ačkoliv byly v této kategorii již některé materiály zkoumány a stejně tak i jejich aplikace, nebyly doposud vlákna na základě polyorganosilanu v mikro a nano rozměru popsány což bylo motivací pro tuto práci. Předkládaná diplomová práce se zabývá podrobným zkoumáním poly(vinylmethyldimethoxysilanu) jako možného prekurzoru pro elektrostatické zvlákňování. Za účelem přípravy polymeru na bázi vinylmethylsilanu byla provedena radikálová polymerace a podmínky reakce byly modifikovány se záměrem změny molekulové hmotnosti získaného polymeru. Stupeň polymerace byl upravován na základě změny koncentrace iniciátoru a byl stanovován dynamickým rozptylem světla v roztoku polymeru a spektroskopickou metodou nukleární magnetické rezonance. Elektrostatické zvlákňování je velkou měrou spojeno s vlastnostmi roztoku a důraz byl proto kladen právě na zjištění těchto vlastností. Na základě experimentů bylo zjištěno, že syntetizovaný polymer je na přípravu vláken vhodný. Nicméně byly získány i fragmenty vláken a to s využitím polymeru v roztoku methanolu. Předpokladem zvlákňování je dostatek propojení mezi polymerními řetězci. Tento přístup byl studován se zapojením sol-gel postupu a bylo zjištěno, že fáze sol-gel procesu je velmi významná s ohledem na tvorbu vláken. Dalším využitým postupem pro získání vláken bylo začlenění dalšího polymeru do směsi jako nosiče a tímto postupem byla získána vlákna s různým průměrem.Polyorganosilanes are an emerging class II hybrid material potentially enabling the preparation of new materials with novel functionalities. Although some pertinent intriguing materials and applications have been investigated, to date, the preparation of polyorganosilane-based micro and nanofibers has not been reported. Therefore, the present thesis deals with the investigation of poly(vinylmethyldimethoxysilane) as a novel precursor for the preparation of fibers via electrospinning. Free-radical bulk polymerization of vinylmethyldimethoxysilane was performed in order to obtain polymeric products of various molecular weights. The degree of polymerization was studied with respect to the radical starter concentration by dynamic light scattering and nuclear magnetic resonance spectroscopy experiments. Investigations of the ability to form fibers by electrospinning from solutions of the synthetized polymers were conducted with special emphasis on the properties of the used polymeric product and the spinning solution. Results showed that the studied polymer is in principle suitable for the preparation of fibers. However, only fragments of fibers were obtained by electrospinning of the polymers using methanol as a solvent. Further investigations, employing a sol-gel processing approach in order to enhance the number of polymer chain entanglements and thus increase spinnability, were conducted. It was found that the stage of gelation was crucial and the sol-gel process was investigated towards several parameters such as gelation time with respect to pH and water content. Again, fiber fragments could be obtained using optimized sol-gel processing parameters. Finally, a strategy utilizing a carrier polymer successfully yielded polyorganosilane-based fibers and the resulting fiber morphology was correlated to the employed process parameters.

Photocatalytic activity of hybrid titanium dioxide layers treated by plasma

Bakalářská práce se zabývá fotokatalytickou aktivitou tenkých vrstev oxidu titaničitého imobilizovaných na PET fólii a následně opracovaných plazmochemicky. Bylo řešeno stanovení fotokatalytické aktivity dvěma způsoby, a to degradací barviva Acid Orange 7 a degradací kyseliny benzoové. V teoretické části byly studovány metody pro vyhodnocení fotokatalytické aktivity a techniky nanášení tenkých vrstev fotokatalyzátorů. Bylo zjištěno, že plazmochemické opracování nemá významný vliv na fotokatalytickou aktivitu připravených tenkých vrstev. Metoda s degradací Acid Orange 7 je vhodná pro měření fotokatalytické aktivity. Stanovení fotokatalytické aktivity měřením intenzity fluorescence degradačních produktů kyseliny benzoové není vhodné pro fotokatalyzátory na PET fólii.The bachelor thesis deals with photocatalytic activity of thin layer of titanium dioxide deposited onto PET flexible foil treated by plasma. Photocatalytic activity is measured by two different methods, degradation of dye Acid Orange 7 and benzoic acid. Possible model compounds for evaluation of photocatalytic activity as well as deposition techniques for preparing thin layers of photocatalyst were discuss in the theoretical part. Changes of photocatalytic activity were found insignificant with plasma treatment. Evaluation used Acid Orange 7 is suitable. Unlike method with benzoic acid was discovered inappropriate for measuring of photocatalytic activity for photocatalyst deposited onto PET foil.