Themen für Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten

Synthese poröser Mischmetalloxide über Fällung als Preußisch Blau Analoga

Themen für Vertiefungs- und Masterarbeiten (M. Sc. Jan Herwig):

Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Synthese katalytisch aktiver, eisenbasierter Mischmetalloxide der Übergangsmetalle Ni, Co, Mn, Zn und Cu. Der nasschemische Zugang ist hierbei die Fällung von Preussisch Blau Analoga (PBA), ausgehend von wässrigen Lösungen von Eisenhexacyanoferrat und dem entsprechenden Übergangsmetallsalzes. Die Fällungsreaktion ermöglicht es die Metalle auf atomarer Ebene in direkte Nachbarschaft zu bringen, wodurch eine sehr homogene Verteilung der Metalloxide erreicht wird. In weiteren Schritten wird das gefällt PBA unter Thermische Zersetzung in das jeweilige Mischmetalloxid überführt welches weiterhin thermisch zum Spinell (MFe2O4) umgewandelt wird. Das Fällungsprodukt kann bereits Poren im Mesoporenbereich aufweisen, welche durch nachträgliche Verfahren unseren Anforderungen entsprechend maßgeschneidert werden können. Ziel ist dabei eine systematische Untersuchung zur Synthese poröser Mischmetalloxide sowie die systematische Analyse der Steuerung der Porosität im finales Produkt. Zur Charakterisierung dienen etablierte Verfahren wie Quecksilber-Porosimetrie, N2-Tieftemperaturadsorption, Röntgen-Pulverdiffraktometrie und Elektronenmikroskopische Untersuchungen.

Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Arbeiten können aber in Leipzig durchgeführt werden.

Synthese von Siliciumcarbid aus Reisspelzen

Themen für Vertiefungsarbeiten (M. Sc. Lennart Bode):

Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen, sowie die Verwertung von Abfällen sind zwei wichtige Stützen zur Schonung der immer stärker geforderten Ressourcen der Erde. Umso interessanter wenn diese beiden Punkte zusammengefasst werden, um durch die Nutzung von Agrarabfällen neue Wertstoffe zu erzeugen. In diesem Punkt kommen die Reisspelzen ins Spiel. Diese sind ein unvermeidliches Nebenprodukt des Nahrungsreis-Anbaus und enthalten, neben anderen interessanten organischen Verbindungen, einen erheblichen Anteil von Siliciumdioxid. Dieser Mineralische Anteil liegt bereits fein verteilt und im Gemisch mit Kohlenstoff aus organischen Teilen der Spelze vor. Die grundlegende Idee ist es nun diesen Sachverhalt zu nutzen um mit geringen Aufwand Siliciumcarbid herzustellen. Für diese Aufgabe stehen verschiedene Routen aus unterschiedlich aufbereiteten Ausgangsmaterial zur Verfügung. Ziel der Arbeit ist diese möglichen Routen zu erproben und, unter Gesichtspunkten der Produktqualität und des präparativen Aufwandes während Synthese und Produkttaufreinigung, zu vergleichen.

Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Arbeiten finden sowohl in Leipzig als auch in Halle statt.

HYPSO-Materialien für die NMR-Analytik

Themen Vertiefungs- und Masterarbeiten (Dr. Sharon Koppka):

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines hyperpolariserenden Festkörper-(HYPSO)-Materials auf Basis poröser Gläser. Diese sollen in NMR-Experimenten an Flüssigkeiten eingesetzt werden, mit dem Ziel, die Empfindlichkeit der Methode erheblich zu verbessern. HYPSO Material ermöglicht die Immobilisierung von Radikalen innerhalb einer Festkörpermatrix (z.B. Silica) zur Anwendung in der Dynamischen Kernspinpolarisation (DNP). Dadurch kann hyperpolarisiertes, radikalfreies Fluid direkt in das NMR-Spektrometer gepumpt werden. Hierdurch werden Signalverluste während des Fluidtransports reduziert und die spektroskopische Auflösung der DNP-NMR-Methode verbessert.
Die Arbeit gliedert sich in zwei Aufgabenbereiche. Im ersten Teil der Arbeit erfolgt die Herstellung poröser Gläser nach dem VYCOR®-Prozess sowie deren Charakterisierung. Hierzu wird ein Na2O-B2O3-SiO2 Glas erschmolzen, geformt und getempert. Während der Wärmebehandlung entmischt das Glas in zwei Phasen mit unterschiedlicher Löslichkeit. Über eine Extraktion wird die Na2O-B2O3-reiche Phase herausgelöst. Das nun poröse Glas weist ein offenes Porensystem mit einer engen Porenverteilung auf. Es sollen Silicapartikel (d<100 µm) mit drei verschiedenen Porengröße (dPore: 10, 50, 100 nm) hergestellt werden. Die Charakterisierung der Partikel erfolgt mittels Hg-Intrusion und N2-Sorption. 
Im zweiten Teil der Arbeit folgt eine zweistufige Funktionalisierung der Partikel. Hierzu werden die Partikel zunächst mit (3-azidopropyl)triethoxysilan und anschließend mit TEMPO beschichtet. Ziel ist eine TEMPO-Konzentration von 25 mmol/l bezogen auf das gesamt Material zu erhalten. Die Änderung des Porensystems nach der Beschichtung wird mit den oben beschriebenen Methoden bestimmt. Die Charakterisierung der Beschichtungen erfolgt mittels Elementaranalyse und ESR (Elektronen-spinresonanz). Die Stabilität und Funktionalität der Schicht als HYPSO-Material wird im Anschluss in Kooperation mit der Universität Kaiserslautern sowie der GMBU e. V. in Halle getestet.

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Systematische Untersuchungen von porösen Materialien mittels Quecksilberporosimetrie

Themen für Masterarbeiten (M. Sc. Richard Kohns):

Durch die herausragenden Eigenschaften des Quecksilbers, dient die Quecksilberporosimetrie der Charakterisierung meso- und makroporöser Materialien. Das standardisierte Messprinzip liefert schnell umfangreiche Ergebnisse zu den Poreneigenschaften wie z. B. Porengrößen, Porengrößenverteilungen, Porenvolumina und andere relevante Eigenschaften und dient dazu, dass Material bestmöglich zu beschreiben. Durch Veränderung und Anpassung unterschiedlicher Messparameter sollen die Ergebnisse verschiedenster Materialien verglichen werden, um mögliche Vorteile oder auch Schwachstellen der umfangreichen Methodik aufzudecken. Bei dieser Arbeit werden Referenzmaterialien präpariert und mittels der Quecksilberporosimetrie auf mögliche Netzwerkeffekte untersucht. Das sorgfältige und gewissenhafte Arbeiten ist aufgrund der Analytik mit Quecksilber unabdingbar.

Synthese neuartiger, katalytisch aktiver Sol-Gel Materialien zur Anwendung in Flow-Reaktoren

Themen für Vertiefungs- und Masterarbeiten (M. Sc. Richard Kohns):

Für die chemische Industrie stellt die Katalyse eine der entscheidendsten Schlüsseltechnologien dar, denn etwa 90 % aller chemischen Produkte durchlaufen in ihrer Herstellung mindestens eine katalytisch getriebene Stufe. Aufgrund dessen ist die Erforschung und Entwicklung neuartiger Katalysatoren bzw. Katalysatorträgern von großem Interesse. Im Verlaufe dieser Arbeiten sollen Materialien auf Basis von SiO2 synthetisiert werden, welche durch Modifikationen bzw. Funktionalisierungen katalytisch genutzt werden können. Bei den aktiven Komponenten kann es sich um Einschlüsse im Material (z. B. Aluminium, Heteropolysäuren) oder um Cokondensationsprodukte (z. B. Aminopropyl, Sulfonsäure, Enzyme) handeln, welche ihre Aktivität in geeigneten Reaktionen unter Beweis stellen sollen.

Herstellung edelmetallreduzierter Katalysatoren für die Abgasnachbehandlung

Themen für Vertiefungsarbeiten (M. Sc. Alexander Grimm):

Im Rahmen des Klimawandels und der damit einhergehenden Energiewende ist in den letzten Jahren die Bereitstellung regenerierbarer Energien stark in den Fokus gerückt. Vor allem im Bereich von Blockheizkraftwerken (BHKWs) auf Basis von Biogas ist ein massiver Zuwachs zu verzeichnen. Die Vielzahl dieser Biogasanlagen und die damit verbundenen Emissionen von Formaldehyd und Kohlenmonoxid geben Anlass zur Entwicklung geeigneter Systeme zur Abgasnachbehandlung. Bis heute haben sich Platingruppenmetalle (PGMs) als effiziente Aktivkomponenten bewährt. Die steigende Nachfrage an Katalysatoren und der hohe Preis dieser PGMs bedingt jedoch ein Umdenken weg von Edelmetallbeladungen hin zu kostengünstigeren Übergangsmetallen. Im Kontext der „Green Chemistry“ sollen in dieser Arbeit verschiedene Aspekte untersucht werden:

  • Synthese von biogenem Silika aus Reisspelzen zur Verwendung als Katalysator Support
  • Beladung des Silika Supports mit diversen Übergangsmetallspezies zur Untersuchung der katalytischen Aktivität
  • Einsparung von Prozessschritten durch innovative Syntheserouten bei der Katalysatorherstellung
  • Kosteneinsparung durch Erhöhung der Energieeffizienz

Zu den Analysemethoden gehören u. A.: Quecksilberporosimetrie, Stickstofftieftemperatursorption, Rasterelektronenmikroskopie, Heliumpyknometrie, Röntgenpulverdiffraktometrie und Thermogravimetrie.Die Aktivitätstests werden an einer Testanalage am Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ) durchgeführt.

Synthese von mesoporösem Bornitrid

Themen für Vertiefungsarbeiten (M. Sc. Alexander Grimm):

Die Vielfalt heterogen katalysierter Prozesse in der chemischen Industrie macht die Entwicklung innovativer Supportmaterialien unabdingbar. Mit seiner hohen chemischen und thermischen Stabilität ist Bornitrid ein vielversprechendes Material für Anwendungen in diesem Feld. Das Ziel dieser Arbeit ist die Synthese von porösem Bornitrid mit speziellem Augenmerk auf die Mesoporosität. Dabei soll die Abhängigkeit des porösen Systems von den Syntheseparametern untersucht werden. Des Weiteren gilt es die thermische Stabilität durch geeignete Vorbehandlung der Precursoren oder durch postsynthetische Modifikation zu erhöhen. Zur Charakterisierung der Materialien dienen folgende Methoden: Stickstofftieftemperatursorption, Quecksilberporosimetrie, Infrarotspektroskopie, Thermogravimetrie, Röntgenpulverdiffraktometrie und Rasterelektronenmikroskopie.

Phasenseparationsprozesse in PbO-Na2O-B2O3-SiO2 Gläsern

Themen Masterarbeiten (Dr. Sharon Koppka):

Poröses Glas wird als Molekularsieb, Modellkatalysatorträger, Wirtsmaterial für optische oder chemische Sensoren, Arzneimittel und Enzyme verwendet. Für die Glasherstellung werden Sand, Soda, Borax und Additive bei ca. 1500° C geschmolzen. Poröse Gläser sind aufgrund der hohen Heiz- sowie Edukt-Kosten nur für Spezialanwendungen, welche eine hohe Marge erzielen, sinnvoll. Um die Kosten zu reduzieren und diese Gläser gewinnbringend auch für „kostengünstigere“ Anwendungen zu nutzen, soll Altglas als Rohstofflieferant in den Prozess genutzt werden. Innerhalb dieser Arbeit soll die Nutzung von Pb-haltigen Altglas zur Herstellung von porösen Gläsern eruiert werden. Zunächst wird der Einfluss von Pb auf die Phasenseparation untersucht und anschließend der Einsatz von kommerziell erhältlichen Altglas zur Herstellung getestet. Die Versuche umfassen die Herstellung von Pb-haltigen Gläsern unter Verwendung von PbO bzw. Altglas sowie die Synthese poröser Gläser durch gezielte Wärmebehandlung und Extraktion. Die Bestimmung der Glaszusammensetzung und -struktur erfolgt mittels ICP-OES, SAXS, NMR und RAMAN. Die Charakterisierung des Porensystems wird mittels Hg-Intrusion, N2-sorption und SEM durchgeführt. Über die Fällung von PbI2 aus der Extraktionslösung soll zudem bestimmt werden, wieviel Blei zurückgewonnen werden kann.

Phasenseparationsprozesse in ZrO2-Na2O-B2O3 Gläsern

Themen Masterarbeiten (Dr. Sharon Koppka):

Ziel des Projekts ist es, ein tieferes Verständnis der Mikrostrukturbildungsprozesse in Boratgläsern zu erlangen, um "neue" poröse Gläser zu erzeugen, die große Mengen an ZrO2 enthalten. Diese sollen zukünftig als Trägermaterialien mit Sauerstoffspeicheraktivität in DeNOx- und SCR-Katalyse (z. B. Ce0.75Zr0.25O2) eingesetzt werden. Die Entwicklung poröser Glaskeramiken erfordert zunächst ein verbessertes Verständnis zur Phasentrennung, Domänenvergröberung und Zusammensetzung der entmischten Glasphasen. In vorange-gangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass homogene Gläser innerhalb des ternären Phasendiagramms Na2O-B2O3-ZrO2 herstellbar sind. Anhand der bestimmten physikalischen und thermischen Daten werden fünf Glaszusammensetzungen ausgewählt. Innerhalb der Masterarbeit sollen diese fünf Gläser geschmolzen und deren Glasstruktur vor und nach der Wärmebehandlung quantifiziert werden. Die Bestimmung der Glas-Nahordnung erfolgt unter Verwendung der SAXS, RAMAN- und 11B-, 91Zr-NMR-Spektroskopie, während die Quantifizierung der Glasmikrostruktur mittels UV-Vis/IR-Spektroskopie, SEM und AFM realisiert wird.

Das Projekt wird in Kooperation mit der Technischen Universität Ilmenau realisiert. Am Fachgebiet „Anorganisch nicht-metallische Werkstoffe“ werden die AFM-Untersuchungen durchgeführt. Die Probenpräparation sowie alle weiteren Messung sind an der Universität Leipzig möglich.

Entwicklung von Immobilisierungsmethoden für anorganische phase change materials auf Basis von Salzhydraten

Themen für Masterarbeiten (M. Sc. Felix Marske):

Latente Wärmespeichermaterialien, sogenannte phase change materials (PCMs), können bei ihrem Phasenübergang sehr viel Energie auf einem geringen Volumen speichern. Ein Phasenübergang kann im einfachsten Fall bei organischen PCMs ein Aggregatzustandswechsel von fest zu flüssig sein oder bei anorganischen PCMs wie Salzhydraten die Abgabe oder Aufnahme von Kristallwasser. Für die Nutzung von PCMs in Gebäuden muss der Phasenübergang durch einen Temperaturwechsel während des Temperaturverlaus am Tag und in der Nacht initiiert werden, weshalb das PCM-Material eine Schmelztemperatur in einem Bereich von 10-60 °C aufweisen sollte. Um die Materialeigenschaften von einem PCM zu verbessern, werden diese in verschiedene Baumaterialien wie Beton, Silika und Graphite eingebracht und so am Austritt gehindert.
Im Vergleich zu organischen PCMs gibt es für anorganische PCMs nur wenig Methoden zur Immobilisierung in einem porösen Trägerstoff. Deshalb ist Ziel der Masterarbeit, verschiedene Methoden zu entwickeln, um Salzhydrate in porösen Trägerstoffen mit hohen Wärmeleitfähigkeiten zu immobilisieren. Durch die Immobilisierung sollen die typischen Nachteile von anorganischen PCMs wie Phasensegregation, Unterkühlungserscheinungen und Korrosionseffekte an Metallbehältern vermieden werden. Zur Charakterisierung sollen folgende Analysetechniken genutzt werden: diffuse Reflexions-Fouriertransformationsinfrarotspektroskopie (DRIFTS), Quecksilberporosimetrie, Rasterelektronenmikroskopie, Lichtmikroskopie, Wärmeleitfähigkeitsmessungen, Thermogravimetrie, Differenzthermoanalyse, Röntgen-Pulverdiffraktometrie, dynamische Differenzkalorimetrie.

Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Arbeiten können aber in Leipzig durchgeführt werden.

In situ Hydrophobierungsmethoden an Silika-basierten Wärmedämm-materialien zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit

Themen für Vertiefungsarbeiten (M. Sc. Felix Marske):

Weltweit wird etwa ein Viertel des primären Weltenergiebedarfs für das Heizen von Gebäuden genutzt. Da die klassischen Wärmedämmmaterialien zahlreiche Nachteile wie Brennbarkeit, schlechten Schutz vor Sonnenlicht und erhöhtes Gefahrenpotential beim Verbauen bergen, müssen neuartige Wärmedämmmaterialien für die Zukunft entwickelt werden.
In dieser Arbeit sollen solche neuartigen Wärmedämmmaterialien auf der Basis von porösen Silika-Xerogelen mittels Sol-Gel Prozess hergestellt werden und über verschiedene Methoden in situ hydrophobiert werden. Da die Porosität der Xerogele essentiell für ihre wärmedämmenden Eigenschaften ist und bei Wassereintritt durch Witterung zerstört werden kann, liegt der Fokus dieser Vertiefungsarbeit auf der Untersuchung von verschiedenen in situ Hydrophobierungsmethoden. Zur Charakterisierung der hydrophoben Silika-Xerogele sollen folgende Analysetechniken genutzt werden: Kontaktwinkelmessung, Gaschromatographie mit Massenspektrometrie, diffuse Reflexions-Fouriertransformationsinfrarotspektroskopie (DRIFTS), Quecksilberporosimetrie, Rasterelektronenmikroskopie, Lichtmikroskopie, Wärmeleitfähigkeitsmessungen über Hot Disk Verfahren, Thermogravimetrie und Differenzthermoanalyse.

Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Arbeiten können aber in Leipzig durchgeführt werd

Bleiglasrecycling und Herstellung von innovativen Dämmmaterialien aus porösem Glas

Themen Vertiefungs- und Masterarbeiten (M. Sc. Maximilian Münzner):

Ziel der Arbeit ist es eine Schaumglasplatte mit guten Dämmeigenschaften und damit geringen Wärmeleitfähigkeitswerten zu erhalten. Als Ausgangmaterial für die Herstellung der Schaumglasplatte wird nicht recycelbares Bleiglas aus Röhrenmonitoren verwendet. Das Bleiglas wird bei 1600 °C aufgeschmolzen um ein phasenseparierbares Glas zu erhalten. Durch anschließende Prozessschritte werden poröse Schaumglasplatten erhalten und das Blei „in-situ“ gewonnen. Für die Charakterisierung der Schaumglasplatten werden folgende Analysetechniken verwendet: Stickstofftieftemperaturadsorption, Quecksilberporosimetrie, Partikelanalyse, Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Thermogravimetrie, Differenzthermoanalyse, Wärmeleitfähigkeitsmessung und Heliumpyknometrie.

Mechanochemische Synthese aluminium- und eisenbasierter Spinelle

Themen für Masterarbeiten (M. Sc. Jan Herwig):

Grundgedanke dieser Forschungsarbeit ist die Synthese verschiedener Mischmetalloxide über Nassmahlung mittels einer Hochleistungsmühle. Verglichen mit etablierten Syntheserouten, wie z.B. dem Sol-Gel-Prozess oder Fällungsreaktionen, bietet diese Methode unter dem Aspekt der „Green Chemistry“ den Vorteil einer „lösungsmittelfreien“ Synthese. Ausgehend von einer wässrigen Suspension der reinen Metalloxide, wird diese mit Mahlkörpern versehen und in einer Ringspaltmühle im Kreislauf geführt, sodass durch die kontinuierliche Mahlung Partikel im sub-Mikrometerbereich entstehen. Aufgrund der sehr feinen Mahlung gelingt es bereits Festkörperreaktionen an den Berührungsflächen der Oxidpartikel zu ermöglichen, bzw. die verschiedenen Oxidspezies in räumliche Nähe zueinander zu bringen. Durch diese räumliche Nähe wird eine Festkörperreaktion unter Thermobehandlung deutlich begünstigt. Es kommt dabei zur Entstehung von Spinellen (MAl2O4 bzw. MFe2O4), in denen eine hohe Dispersion der Metalle vorliegt. Die Arbeit beinhaltet die systematische Untersuchung verschiedener Syntheseparameter, wie z. B. Mahlgeschwindigkeit, Ausgangskorngröße und Feststoffanteil der Suspension und beruft sich auf etablierte Charaktersierungsmethoden, wie z. B. Partikelgrößenmessung, N2-Tieftemperaturadsorption, Röntgen-Pulverdiffraktometrie und elektronenmikroskopische Untersuchungen. Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.

Neuartige Sol-Gel- und Schaum-Synthesen des Aluminiumoxids

Mittels Sol-Gel-Chemie lassen sich viele Metalloxide in den unterschiedlichsten (mikroskopischen) Strukturen und (makroskopischen) Formen herstellen. Im Vordergrund steht die Erforschung hierarchischer Porensysteme durch polymerinduzierte Phasenseparation. Die Formgebung ist dabei ein wichtiger Faktor, der bisher nur unzureichend beherrscht wird.

Ausgehend vom reinen Al2O3-System werden auch Übergangsmetallmischoxide (Spinelle) erzeugt, die potentiell schon katalytisch aktiv sind. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Synthese und Formgebung von makroporösem α-Al2O3 (sowohl in reiner als auch in Spinellform) als Katalysatorträger für Hochtemperaturanwendungen (> 1000°C).

Themen für Bachelor-, Vertiefungs- oder Masterarbeiten (Dipl.-Chem. Simon Carstens):

  • Synthese und Charakterisierung hierarchischer Al2O3-Materialien mittels klassischer (dynamischer) und/oder neuartiger (statischer) Sol-Gel-Synthesen
  • Gezielte Kontrolle der Phasenübergänge des Aluminiumoxids, insbesondere Herabsetzung der Umwandlungstemperatur θ => α durch verschiedene Additive
  • Herstellung stabiler Formkörper durch direktes Schäumen (Polyurethan) und Sintern

Oberflächencharakterisierung poröser Materialien mittels Inverser Gaschromatographie

Themen Vertiefungsarbeiten (M. Sc. Ralf Meyer):

Bestimmung von Kontaktwinkeln an porösen Materialien durch Adsorption- und Desorptionsprozesse

In heterogen katalysierten Systemen spielen die Wechselwirkungen Phasengrenzen eine entscheidende Rolle für den erfolgreichen Umsatz. Die Intensität dieses Phasenkontaktes wird durch die Messgröße „Oberflächenenergie“ bestimmt und setzt sich aus einem dispersiven und einem polaren Anteil zusammen, welche zusammen die attraktiven Wechselwirkungen vollständig beschreiben. Zur Bestimmung dispersiver Wechselwirkungen (Van der Waals Kräfte) ist die Inverse Gaschromatographie bereits ein etabliertes analytisches Verfahren.
Ziel des Vertiefers soll es jedoch sein, auch den polaren Anteil der Oberflächenenergie mit Hilfe der Inversen Gaschromatographie zu charakterisieren um somit eine gesamtheitliche Beschreibung des zu untersuchenden Materials zu ermöglichen. Dazu werden poröse Gläser in als Säulenmaterial eingesetzt und Einflüsse von Porosität und Oberflächenmodifikationen untersucht.

Pseudomorphe Transformation

Themen für Bachelor- und Masterarbeiten (Dr. Hans Uhlig und M. Sc. Stephan Sander):

Der Begriff "pseudomorphe Transformation" stammt aus der Mineralogie und beschreibt eigentlich die Kristallisation eines Minerals in einer für diesen Stoff untypischen Struktur. In der Glasforschung an porösen Gläsern beschreibt der Begriff die Auflösung der Glasstruktur und gleichzeitig Neubildung einer MCM-41-ähnlichen Silikatstruktur in den Porenwänden eines porösen (Silikat-)Glases. Dazu wird die Porenwand des Glases durch eine Base teilweise aufgelöst und anschließend um ein strukturgebendes Tensid erneut gefällt. So entsteht in den Porenwänden des Ausgangsglases ein zweites Porensystem aus hexagonal angeordneten Zylinderporen. Limitiert wird diese Umwandlung jedoch bisher durch die zugesetzte Menge an Base, die für die Auflösung des Silikanetzwerks des Glases sorgt. Denn für die Pseudomorphe Transformation wird CTAOH, ein basisches Tensid verwendet, wodurch die Menge an Base an die Menge an Tensidmolekülen gekoppelt ist.
Ziel der Arbeit soll es sein, Wege zu untersuchen, um diese Limitierung zu umgehen. Dies kann z. B. durch den Zusatz weiterer basischer Lösungen (NaOH oder andere) erfolgen. Die hergestellten Materialien sollen mittels Stickstofftieftemperatursorption, Quecksilberintrusion, XRD und anderen Charakterisierungsmethoden untersucht werden.
Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, kann aber vollständig in Leipzig durchgeführt werden.

Untersuchung der Entmischung von Shirazu-Gläsern

Themen für Bachelor- und Masterarbeiten (M. Sc. Stephan Sander):

Die Herstellung poröser Gläser mittels Phasenseparation ist in der Literatur eingehend beschrieben. Das am häufigsten untersuchte System ist Natriumborosilikatglas. Ein weiterer, unbekannter Vertreter ist poröses Shirazuglas, dass aufgrund der verwendeten Vulkanasche als Ausgangsprodukt nach dem namensgebenden Shirazuvulkan benannt ist. Dieses Glas zeigt ganz spezielle Eigenschaften, die speziell für die Herstellung besonders großporiger poröser Gläser sehr interessant sind. Nicht abschließend geklärt ist allerdings, auf welche Zusammensetzung- oder Struktur-Eigenschafts-Beziehung diese besonderen Eigenschaften zurückzuführen sind. Bei Shirazugläsern handelt es sich jedoch um 8-Komponentengläser. Erklärungsversuche aus der Literatur sollen deshalb in dieser Arbeit geprüft und weitere Glaszusammensetzungen untersucht werden. Dazu werden in dieser Arbeit Glasblöcke selbst geschmolzen und daraus poröse Gläser hergestellt, die anschließend mittels Quecksilberintrusion und anderen Charakterisierungsmethoden hinsichtlich der resultierenden Eigenschaften untersucht werden sollen. Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, kann aber vollständig in Leipzig durchgeführt werden.

Untersuchungen zur spinellbasierten Schwartzwalder-Replikation offenzelliger Schaumtemplate

Themen für Vertiefungs- und Masterarbeiten (M. Sc. Jan Herwig):

Im Verlauf dieser Arbeit sollen systematische Untersuchungen zur templatgestützten Schwartzwalder-Replikation durchgeführt werden. Diese Replikationsmethode bietet, ausgehend von einer Vielzahl unporöser und poröser Granulate, die Möglichkeit einer Formgebung durch Imprägnierung offenzelliger Schaumtemplate mit Schlickersuspensionen. Durch gezielte Variation der Schlickerzusammensetzung kann das Imprägnierungsverhalten gesteuert werden und die Beschichtungsdicke variiert werden. Durch eine anschließende Thermobehandlung wird das organische Templat entfernt, wodurch ein dem Templat entsprechendes Replikat aus dem Ausgangsgranulat zurück bleibt. Als Granulat werden aluminiumbasierte Spinelle (MAl2O4), dotiert mit Übergangsmetallen eingesetzt, welche eine mögliche Testung der Replikate in katalytischen Testreaktionen erlauben. Zur weiteren Charakterisierung der gebildeten Produkte werden etablierte Methoden wie Quecksilber-Porosimetrie, Stickstoff-Tieftemperaturadsorption, Röntgen-Pulverdiffraktometrie und Elektronenmikroskopische Untersuchungen verwendet, um mögliche strukturelle Einflüsse der Replikation und Suspensionszusammensetzung zu untersuchen. Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Arbeiten können aber in Leipzig durchgeführt werden.

letzte Änderung: 12.07.2018