Η χρήση νανοπορωδών υλικών απαντάται από την αρχαιότητα σε μία πληθώρα εφαρμογών χάρη στη δυνατότητα ελέγχου του μεγέθους των πόρων, της ποικιλόμορφης γεωμετρίας, των επιφανειακών ιδιοτήτων και της ικανότητάς τους να αλληλοεπιδρούν με μόρια και άτομα, ή να τα απορροφούν/απελευθερώνουν. Δεδομένου ότι ο άνθρακας συγκαταλέγεται μεταξύ των πλέον άφθονων στοιχείων στη γη και ότι μπορεί να βρεθεί σε πληθώρα μορφών, τα υλικά άνθρακα αποτελούν εξαιρετικές επιλογές για εφαρμογές που μπορούν να συνεισφέρουν για ένα πιο πράσινο μέλλον, χωρίς απόβλητα, και χαμηλότερο ενεργειακό και υλικό αποτύπωμα, και οι νέες μορφές πορώδους άνθρακα έχουν να παίξουν ένα σημαντικό ρόλο σε αυτό το πλαίσιο. Το πορώδες στα υλικά μπορεί να σχηματιστεί με πολλούς τρόπους: η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στους πορώδεις άνθρακες που προκύπτουν από την ανθρακοποίηση, τη «χημική χάραξη», τη σύνθεση με χρήση προτύπου και την ενεργοποίηση, αλλά και υποστυλωμένες δομές που προσομοιάζουν αυτή του Παρθενώνα. Τα τελευταία κατασκευάστηκαν μέσω της παρεμβολής στιβαρών οργανικών ή/και ανόργανων πυλώνων μεταξύ φύλλων γραφενίου ώστε να διαχωρίζονται τα στρώματα και να δημιουργούνται διασυνδεδεμένοι κενοί χώροι με καλοσχηματισμένους πόρους και χημική συγγένεια. Προς την επίτευξη αυτού του στόχου, δύο νέα σύνθετα υλικά, ένα στο οποίο ένα πυριτικό δίκτυο δημιουργήθηκε στον ενδοστρωματικό χώρο ενός οργανικά τροποποιημένου οξειδίου του γραφενίου, και ένα άλλο στο οποίο το οξείδιο του γραφενίου υποστυλώθηκε με σιλοξάνια, εξετάστηκαν ως υλικά αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, διερευνήθηκε η ικανότητα εμπλουτισμένου με χαλκό πορώδους κυβοειδούς άνθρακα να δεσμεύει υδρόθειο, και παρουσιάστηκε το πώς ιεραρχημένοι πορώδεις άνθρακες με υψηλή ειδική επιφάνεια και όγκους πόρων μπορούν να παραχθούν κάνοντας χρήση αποβλήτων ζάχαρης και καφέ.
Design and Study of Pillared Graphenes and Nanoporous Carbon Materials for Energy, Environmental and Catalytic Applications
