- / -

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετήθηκε ο τρόπος κατασκευής νανοσωλήνων TiO2 .Επίσης ερευνήθηκαν κάποιοι παράμετροι που επηρεάζουν την γεωμετρία τους όπως είναι η τάση, ο χρόνος και οι ηλεκτρολύτες. Αρχικά στο πρώτο κεφάλαιο αναλύθηκε εκτενέστερα η νανοτεχνολογία η οποία σχετίζεται με την κατανόηση και τον έλεγχο της ύλης, σε διαστάσεις 1 έως 100 nm. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μια πλήρη ταξινόμηση των νανοϋλικών καθώς και η εφαρμογή τους στην αεροναυπηγική στην ιατρική και ως ηλιακές κυψελίδες. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην ηλεκτροχημική ανοδίωση, μια από τις πιο γνωστές μεθόδους για την σύνδεση και παραγωγή νανοσωλήνων, αλλά και για την κατασκευή νάνο-επιφανειών. Επιπλέον αναφέρονται όλα τα συστατικά που χρησιμοποιούνται στη μέθοδο αυτή αλλά και όσα πρέπει να γνωρίζουμε για τους ηλεκτρολύτες. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία το υλικό με το οποίο ασχοληθήκαμε, μελετήσαμε και επεξεργαστήκαμε ήταν το τιτάνιο, το οποίο αναλύεται στο τρίτο κεφάλαιο. Το Τιτάνιο είναι ένα παραδοσιακό μέταλλο με πολύ καλές ιδιότητες μηχανικές αλλά και φυσικές έχοντας αρκετές εφαρμογές σε πάρα πολλούς τομείς όπως στην αυτοκινητοβιομηχανία, στην ιατρική, στη χημική βιομηχανία και στη ναυπηγική. Έπειτα στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις κατανομές που χρησιμοποιήσαμε στην διπλωματική αυτή όπως είναι η κανονική κατανομή ή κατανομή Gauss και στην Weibull κατανομή. Οι κατανομές αυτές ήταν το εργαλείο για να μπορέσουμε να ερμηνεύσουμε αλλά και να κατανοήσουμε πλήρως τα αποτελέσματα μας. Στο κεφάλαιο πέντε παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία διεξαγωγής των πειραμάτων μας, αλλά και πλήρης ανάλυση και σχολιασμός των αποτελεσμάτων. Τέλος στο κεφάλαιο έξι αναλύονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα πειράματα για την παρούσα διπλωματική εργασία. / In the present master thesis the construction route of TiO2 nanotubes were studied. A variety of parameters, that affect their geometry such as voltage, time and electrolytes. was investigated. Ιn the first Chapter become report in the nanotechnology which is related to the conception and control of material in dimension 1 to 100nm. Then, a complete categorization of nano-materials is carried out. Also we talked about the applications of these to the field of aeronautical, medicine and solar cells. In the second chapter we analysed in detail the electrochemical anodizing, one of the most well-known procedures for the connection and production of nanotubes but also for the construction of nano-surfaces. Furthermore, all the materials used for this method are mentioned as well as everything we need to know about electrolytes. In the present master thesis the material which we worked on, studied and processed was titanium which is analyzed in the third chapter. Titanium is a traditional metal having excellent mechanical and physical properties that make it useful in many applications such as car industry, medicine, chemical industry and shipbuilding. In the fourth chapter there is a reference to the master thesis used during the dissertation such as the normal distribution or Gaussian distribution and Weibull distribution. These distributions were considered the tool that enabled us to explain and fully understand our results. Chapter five presents the analytical procedure to conduct our experiments and thorough analysis and discussion of our results. Finally, in chapter six the results derived from the experiments in the present master thesis are analyzed.

Μελετήθηκαν με μία σειρά από επιφανειακά ευαίσθητες τεχνικές δύο πρότυπα συστήματα με ενδιαφέρον για την ετερογενή κατάλυση. (Α) Στο διμεταλλικό σύστημα Sn/Ni διερευνήθηκαν οι συνθήκες και ο μηχανισμός κραματοποίησης του Sn στην επιφάνεια Ni(111). Το πλήρες επιφανειακό κράμα με δομή (√3×√3)R30°(από περίθλαση ηλεκτρονίων) σχηματίζεται θερμαίνοντας στους 7000C πάνω από 1,2 μονοστρώματα Sn. Οι διατεταγμένες δομές c(4x2) και c(2x2) αποτελούν ένα ενδιάμεσο στάδιο της κραματοποίησης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Με θερμοπρογραμματισμένη εκρόφηση CO διαπιστώθηκε η βαθμιαία παρεμπόδιση της ρόφησης κατά το σχηματισμό του κράματος. Η διεπιφανειακή αλληλεπίδραση Sn/Ni(111) διερευνήθηκε τόσο με φασματοσκοπίες φωτοηλεκτρονίων, όσο και με θεωρητικούς υπολογισμούς από πρώτες αρχές. (Β) Μελετήθηκαν με φασματοσκοπίες ηλεκτρονίων και σκέδαση ιόντων He ρεαλιστικά πρόδρομα καταλυτικά συστήματα Ziegler – Natta (ZN), παρασκευάζοντας διάφορες σχετικές διεπιφάνειες με εξάχνωση MgCl2 σε υποστρώματα Si(111)7×7, Ti(0001) και SiO2. Η ασθενής αλληλεπίδραση μεταξύ MgCl2 και Si(111)7×7 γίνεται κυρίως μέσω των ατόμων Mg, τα οποία σε χαμηλές καλύψεις συμμετέχουν στη δημιουργία της υπερδομής (√3×√3)R30°. Η αλληλεπίδραση ενισχύεται μετά από θέρμανση, οπότε παραμένει στην επιφάνεια υπομονοστρωματική ποσότητα Mg. Από την άλλη πλευρά, το MgCl2, ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου αλληλεπιδρά ισχυρά με το Ti(0001), κυρίως μέσω των ατόμων Cl. Μετά από θέρμανση, ποσότητα Cl παραμένει συνδεδεμένη με το Ti ενώ απομακρύνεται από την επιφάνεια το Mg. Ασθενής αλληλεπίδραση παρατηρήθηκε μεταξύ MgCl2 και SiO2, ενώ η θέρμανση άφησε στην επιφάνεια υπομονοστρωματική ποσότητα οξειδωμένου Mg. Τέλος, μεταλλικό Ti που αποτέθηκε σε μικτό υπόστρωμα MgCl2 /SiO2 παρουσιάζει οξειδωτικές καταστάσεις οφειλόμενες στην ύπαρξη ατόμων Cl και O στην επιφάνεια, ενώ η θέρμανση οδηγεί στη δημιουργία επιφανειακών συμπλόκων, τα οποία είναι πιθανόν να προσομοιάζουν αντίστοιχα είδη στους πρακτικούς καταλύτες. / Two model systems, important in heterogeneous catalysis, where investigated using surface sensitive spectroscopies. (A) In the bi-metallic system Sn/Ni, the formation conditions and the mechanism of Sn surface alloying on Ni(111) were initially studied. The epitaxial surface alloy formation with LEED structure(√3×√3)R30°, requires annealing at 7000C of more than 1.2 monolayers Sn. The c(4x2) and c(2x2) structures were found to be an intermediate step of surface alloying. Temperature-programmed desorption showed a gradual blocking of CO adsorption with progressing alloying. The interfacial interactions in Sn /Ni(111) were demonstrated both by electron spectrosopies and via first principle calculations. (B) Surface science compatible model catalysts of the Ziegler-Natta (ZN) system were investigated by electron spectroscopies and He ion scattering on relevant interfaces formed via evaporation of MgCl2 on Si(111)7×7, Ti(0001) and SiO2 and upon evaporation of Ti on a MgCl2 /SiO2 mixed substrate.. The weak interaction between MgCl2 and Si(111)7×7 takes place through the Mg atoms, which at low coverage form a new surface structure, namely (√3×√3)R30°. The interaction was stronger after annealing, whereby a submonolayer coverage of Mg atoms remain on the surface. On the other hand, MgCl2 interacts strongly with the Ti substrate even at room temperature via the Cl atoms. Annealing causes the desorption of MgCl2 followed by decomposition, that leaves on the surface only Cl atoms attached to Ti, while no Mg atoms remain on the surface. Only a weak interaction was observed between MgCl2 and SiO2, while annealing resulted in the desorption and decomposition of MgCl2 leaving on the surface a sub-monolayer coverage of oxidized Mg. Upon Ti metal evaporation on the mixed MgCl2 / SiO2 support at room temperature, Ti appears at higher oxidation states, due to reaction with Cl and O atoms at the surface. Annealing causes the formation of surface complexes, which are very likely similar to species formed on practical ZN catalysts.