Forschungsprojekte
B1
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Katalytische Aktivität von metallischen Nanopartikeln und Nanolegierungen immobilisiert auf mesoskopischen TrägersystemenKontakt:Prof. Rhett Kempe; Prof. Stephan Kümmel Ziel des Teilprojektes B1 ist es, auf Grundlage mesoskopischer Trägersysteme hochaktive nanopartikuläre Katalysatorsysteme zu entwickeln und die Ursachen der katalytischen Aktivität bzw. Selektivität zu verstehen. Neben monometallischen stehen auch multimetallische Katalysatoren im Fokus. Bezüglich der zu untersuchenden Reaktionen interessieren (De)hydrierreaktionen und Photoredox-Katalysen. Insbesondere widmet sich das Projekt der Frage, ob und wie die mesoskopische Trägerung die Partikel- bzw. Katalysatoreigenschaften beeinflusst. Das Projekt ist eine Zusammenarbeit von Theorie und Experiment und kooperiert mit anderen Teilprojekten des Forschungsverbundes. |
B3
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Schichtsilikate der zweiten Generation als multifunktionale AdditiveKontakt:Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt; Prof. Dr. Josef Breu Natürliche Schichtsilikate weisen als Nanofüllstoff ein breites Anwendungsspektrum auf. Mit synthetischen Schichtsilkaten (zweite Generation), die ein Aspektverhältnis von bis zu 20000 und laterale Durchmesser von > 2 µm aufweisen, lässt sich ein weiterer Quantensprung in relevanten Eigenschaften erreichen. Es können aber z. T. auch mit natürlichen Schichtsilikaten nicht zu beobachtende Phänomene wie eine Zähigkeitssteigung realisiert werden. Mit hohen Füllgraden können selbst für sehr diffusive Gase wie H2 (Hoch)-Barrierebeschichtungen generiert werden. Aktuelle Herausforderung ist es, multifunktionale Wirkmechanismen z. B. die Kombination aus Steigerung der Bruchzähigkeit und Flammschutz zu realisieren. |
B4
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Morphologiekontrolle teilkristalliner Polymere durch supramolekulare AdditiveKontakt:Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt; Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt; Prof. Dr. Jürgen Senker Aufbauend auf den Ergebnissen der letzten Periode an Polypropylen werden maßgeschneiderte supramolekulare Additive als Nukleierungsmittel für amorphe Polystyrol- und teilkristalline Polybutylentherephthalatschäume synthetisiert. Ein Fokus liegt auf der Untersuchung der Interaktion zwischen im Polymer gelöstem Treibmittel und den entstehenden supramolekularen Nanoobjekten in den verschiedenen Prozessschritten der Schaumbildung. Von den resultierenden mikro- und nanozellulären Schäumen werden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Zudem gilt es, die neu entdeckte, mesoskalige Strukturierung der Nanoobjekte in ferroelektrische Domänen, sowie deren Anwendungspotenzial herauszuarbeiten. |
B7
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Hybridsysteme mit kontrollierbaren Mesostrukturen für die PhotovoltaikKontakt:Prof. Dr. Markus Retsch, Prof. Dr. Mukundan Thelakkat, Dr. Linn Leppert Die Kontrolle der Mesostruktur ist von großer Bedeutung für die Herstellung effizienter und stabiler photovoltaischer Zellen. In der vergangenen Förderperiode haben wir hierzu funktionale Block-copolymer Systeme entwickelt, welche erste Bausteine für eine kontrollierte Mesostruktur durch self-assembly darstellen. Des Weiteren haben wir uns detailliert mit plasmonischem Lichtmanagement auseinandergesetzt und konnten hierbei v.a. die Grenzen der Plasmonenverstärkung aufzeigen. In der neuen Förderperiode werden wir die Arbeiten zu kontrollierten Hybridsystemen fortsetzen und dabei die Klasse der brush-Polymere besonders berücksichtigen. Darüber hinaus wird ein Hauptfokus auf Perowskitsolarzellen gelegt werden, deren Effizienz und Stabilität noch nicht verstanden sind. Besonderes Augenmerk gilt der Kombination von theoretischer Berechnung zweidimensionaler Perowskite und der daraus ableitbaren Materialsynthese und –charakterisierung. Insbesondere die Wärmeleitfähigkeit von photoaktiven Materialien wird in den Fokus rücken, da sie eine einzigartige Möglichkeit darstellt die Struktur einer arbeitenden Solarzelle zu charakterisieren und somit in-situ Rückschlüsse auf Lebensdauer und Effizienz zu ziehen. |
B8
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Mesoskopisch strukturierte funktionale Kompositvliese für Anwendungen in der Separation und KatalyseKontakt:Prof. Hans-Werner Schmidt, Prof. Andreas Greiner Ziel des Projektes ist die Herstellung von mesoskopisch strukturierten funktionalen Kompositvliesen bestehend aus elektrogesponnenen Polymerfasern und supramolekularen Fasern. Diese Kompositvliese sollen in den Anwendungen Filtration und Katalyse untersucht werden. Hierfür sollen funktionale Polymere und maßgeschneiderte supramolekulare Bausteine gezielt anwendungsrelevant synthetisiert werden. Zur Präparation der Kompositvliese werden dabei zwei neue Konzepte verfolgt. Dies beinhaltet die systematische Untersuchung der kürzlich entdeckten Pfropfung von selbstassemblierten Fasern auf elektrogesponnenen Fasern sowie die Komposit-Herstellung durch Nassablage von elektrogesponnenen und selbstassemblierten Fasern mit definierten Faserlängen. Diese Kompositvliese sollen für die Luftfiltration und zur Flüssigfiltration von Metallionen eingesetzt werden. Ebenso sollen die Vliese mit immobilisierten Metallionen und Metallnanopartikeln in der organischen Katalyse eingesetzt werden. |
B09
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Multikomponent-Nanokomposite mit definierter räumlicher VerteilungKontakt:Prof. Dr. Stephan Förster Prof. Dr. Anna Schenk In diesem Teilprojekt sollen Nanopartikel unterschiedlicher Form (Kugel, Stäbchen, Plättchen) selektiv mit hohen Füllgraden in Blockcopolymerdomänen eingebracht werden. Insbesondere soll dabei der Einfluss des Volumenanteils, der Ligandendichte und der Oberflächenkrümmung auf die realisierbaren Nanopartikel/Blockcopolymer-Übergitter untersucht werden. Im Bereich der Erzeugung mesostrukturierter Cobalt(II,III)-oxide sollen komplementär auch bio-inspirierte Ansätze zur Synthese und Strukturierung erprobt und der Einfluss der Morphologie des Materials auf die Funktionalität als Elektrokatalysator für die Wasserspaltung studiert werden. |