Structural characterization of materials for energy applications using NMR spectroscopy

Abstract

Vývoj nových, bezpečných, vysoce účinných a ekologicky šetrných zařízení pro skladování a přeměnu energie je v dnešním světě velmi žádaný. Tento vývoj zahrnuje syntézu, charakterizaci a následné použití pokročilých materiálů. Slibné materiály, jako jsou polymerní elektrolyty, vodivé polymery a perovskity, přitahují velkou pozornost nejen vědců po celém světě a proto jsou intenzivně zkoumány a zdokonalovány. Předpokládá se, že tyto látky budou schopny vyřešit některé současné energetické problémy se skladováním a získáváním elektrické energie. Předkládaná práce se věnuje strukturní analýze výše uvedených materiálů vhodných pro energetické aplikace. Výzkum byl zaměřen na objasnění vztahu struktura-vlastnosti u vybraných sloučenin a optimalizaci jejich složení za účelem získání lepších požadovaných vlastností z hlediska potenciální aplikace v oblasti energetiky. Ze všech experimentálních technik použitých v této práci byla převážně využívána NMR spektroskopie, která byla zvolena jako hlavní analytický nástroj pro strukturní charakterizaci zkoumaných systémů. Pro popis jednotlivých materiálů byly použity různé techniky NMR spektroskopie jak v kapalném, tak i pevném stavu a některé z nich byly speciálně optimalizovány pro konkrétní účely výzkumu. Při zkoumání polymerních elektrolytových systémů byla...

Development of new, safe, highly efficient, and environmentally friendly energy storage and conversion devices is demanded in today's world. This includes the synthesis, characterization, and application of new advanced materials. Promising materials such as polymer electrolytes, conductive polymers, and perovskites have drawn the great attention of scientists worldwide and are under intensive investigation. These substances are believed to be capable of solving some issues and improving the existing energy storage and conversion technologies. The presented thesis is dedicated to the investigation of above-mentioned materials for energy applications. The research was focused on the elucidation of structure-properties relation in the compounds of interest and optimization of their composition to get better properties in terms of potential application in the energy field. Among all experimental techniques used within the thesis, NMR spectroscopy was comprehensively employed and chosen as the main tool for the structural characterization of the investigated samples. Various liquid-state as well as solid-state NMR techniques were used, and some of them were optimized for specific purposes of the research. During the investigation of polymer electrolyte systems, NMR spectroscopy was utilized to study...