Professur Technische Chemie





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Bachelor-, Master, Diplom- und andere Forschungsarbeiten

Sie interessieren sich für die Durchführung einer Forschungsarbeit an der Professur für Technische Chemie?
Dann kontaktieren Sie Dr. Stark per E-Mail (annegret.stark@...) oder persönlich während der Sprechzeiten.

Einige aktuelle Themen sind in der Kurzfassung im Folgenden zu finden:

Reaktionstechnische Charakterisierung neuartiger Katalysatoren für technische Gasphasensynthesen

Arbeitsinhalte und -ziele:
Bei einer heterogen katalysierten Gasphasensynthese besteht ein Bedarf an Katalysatoren, deren Produktivität wesentlich höher als von derzeit bekannten Systemen ist und künftig in Mikrostrukturreaktoren zur effizienteren Produktion eingesetzt werden sollen. Die Randbedingungen für die Entwicklung neuer Katalysatorkonzepte sind der mikrostrukturierte Reaktor, hochaktive Katalysatoroberflächen zur Produktivitätssteigerung, scale up-Fähigkeit, technische Verfügbarkeit und Automatisierbarkeit.

  1. Katalysatoren mit definierten Edelmetall-Nanopartikeln, mittels inverser Mikroemulsionen
  2. Galvanische Abscheidung von Edelmetall-Nanopartikeln mittels Puls-Plating
  3. Aufspritzen von Suspensionen bimetallischer Nanopartikel und Kieselsol auf metallische Substrate
  4. SILP-Katalysatoren
Die neuartigen Katalysatoren sind umfassend materialtechnisch zu charakterisieren. In einer kontinuierlich betriebenen Strömungsapparatur sind mit den synthetisierten Katalysatoren reaktionstechnische Untersuchungen durchzuführen.

Interessierte werden gebeten, sich bei Dr. Schwarz zu melden (thomas.schwarz@chemie...).

Kontinuierliche Kolbe-Schmitt-Synthese verschiedener Phenole mit Dimcarb als Reaktivlösungsmittel.

Arbeitsinhalte und -ziele:
Im Hinblick auf aktuelle Ausschreibungen (momentan z.B. BMBF) sollen Vorarbeiten geleistet werden, die den Nutzen von Dimcarb (das Addukt aus Dimethylamin und CO2) als Reaktivlösungsmittel zur Aktivierung von CO2 belegen. Vorstudien im Rahmen eines aktuellen DBU-Projekts (Sigma-Aldrich, IMM Mainz, Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller (ITUC) Universität Jena) haben gezeigt, dass dies am Beispiel von Resorcin gelingt. Am ITUC wird daher momentan getestet, ob auch weniger stark aktivierte Phenole (z.B. halogensubstituierte Phenole, Phenol) unter den bisher verwendeten Reaktionsbedingungen (batch, mikrowellenassistiert, 120 ºC, 30 bar) carboxylierbar sind. Komplementär dazu soll es im Rahmen der Diplomarbeit gezielt um die Lösung reaktionstechnischer Probleme gehen: Es gilt, einen kontinuierlich betriebenen Reaktor zu konzipieren und die Prozessperformance im Hinblick auf hohe Raum-Zeit-Ausbeuten zu optimieren. Eine besondere Herausforderung dabei ist die Auflösung des Substrats Resorcinol, welches bisher nur unter Reaktionsbedingungen (erhöhte Temp., Druck) gelang. Fragen des Recyclings des nicht umgesetzten Dimethylamins sollten im Rahmen der Diplomarbeit zumindest angearbeitet werden. Die Herstellung von Dimcarb aus den Komponenten Dimethylamin sowie CO2 nach Literaturarbeiten soll validiert werden. Als Analysemethode wird die HPLC eingesetzt.

Interessierte werden gebeten, sich bei Dr. Stark (annegret.stark@...) oder Dr. Schwarz (thomas.schwarz@chemie...) zu melden.

Untersuchungen zu strukturinduzierten Wechselwirkungen von ionischen Flüssigkeiten auf die a) Anomerverteilung von Fructose und b) Acidität von Säuren.

Arbeitsinhalte und -ziele:
Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1191 "Ionische Flüssigkeiten", in dem die AKs Spange und Stark vertreten sind, soll mit zwei komplementären Methoden, nämlich der 1H NMR Spektroskopie und der UV-Vis Spektroskopie, Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Elemente strukturhomologer Reihen von ionischen Flüssigkeiten (Alkylsubstitutent, Kationentyp, Anionentyp) durchgeführt werden.

ad a) Der Einfluss von organischen Lösungsmitteln auf die Verteilung der vier möglichen zyklischen Anomere von Fructose ist bekannt, und gehört zu den Grundlagen der Zuckerchemie. Interessanterweise wurden bislang noch nicht über den Einfluss der Struktur ionischer Flüssigkeiten berichtet. Neben der Grundlagenforschung ist die Kenntnis dieser Struktur-Wirkungsbeziehung von Interesse, da postuliert wird, dass die momentan stark propagierte Plattformchemikalie 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) über einen furanoiden Übergangszustand gebildet wird.
Unsystematische Vorstudien haben gezeigt, dass es einen starken Einfluss der Struktur der ionischen Flüssigkeiten auf die Anomerverteilung gibt, welche sehr gut mit 1H-NMR-Spektroskopie quantifizierbar ist. In diesen Vorstudien hat sich jedoch auch gezeigt, dass eine starke Abhängigkeit der Reinheit der ionischen Flüssigkeit besteht. Die Aufgabe der Diplomarbeit besteht darin, die Anomerenverteilung der Fruktose in homologen Reihen ionischer Flüssigkeiten zu untersuchen. Dabei gilt es, den Einfluss des Anions, des Kations und dessen Substitution zu etablieren und mit Polaritätsparametern zu korrelieren. Der Einfluss der Temperatur, Zeit, und von Verunreinigungen (Aminbasen, Säuren, Wasser) ist weiterer Schwerpunkt der Arbeit.

ad b) Die Acidität verschiedener Säuren in homologen Reihen von ionischen Flüssigkeiten soll mit solvatochromen Farbstoffen untersucht werden. Zum Einsatz sollen Säuren unterschiedlicher Säurestärke kommen. Neben den reinen ionischen Flüssigkeiten sollen des Weiteren Referenzwerte in organischen Lösungsmitteln, sowie in binären Mischungen von ionischen Flüssigkeiten, etabliert werden.

Die Erkenntnisse der Studien zur Acidität von ionischen Flüssigkeiten sollen schließlich mit den Ergebnissen zur Anomerverteilung der Fruktose korreliert werden.

Interessierte werden gebeten, sich bei Dr. Stark (annegret.stark@...) oder Dr. Schwarz (thomas.schwarz@chemie...) zu melden.