Bachelor- und Masterarbeiten Themenvorschläge

Mechanochemische Synthese und Oberflächenfunktionalisierung
Neben klassischen Festkörperreaktionen bei hohen Temperaturen können Festkörperreaktionen auch durch mechanische Energie mittels Vermahlung in einer Hochenergie-Kugelmühle herbeigeführt werden. Stoß-, Scher- und Reibkräfte zwischen Kugeln und Mahlgut bewirken Brüche im Material, wodurch dieses bis in den Nanometerbereich zerkleinert wird. An den neu erzeugten Oberflächen können Reaktionen wie beispielsweise Oberflächenfunktionalisierungen mit organischen Phosphonsäuren stattfinden. Darüber hinaus können metastabile Phasen wie Hochdruck- oder Hochtemperaturmodifikationen gebildet werden. Da in der mechanochemischen Synthese der thermische Energieeintrag gering ist und keine oder nur geringe Mengen Lösungsmittel benötigt werden, zählt diese Synthesemethode zur nachhaltigen Chemie.
In den Abschlussarbeiten beschäftigen sich die Studierenden mit dem Einfluss der Reaktivvermahlung auf Struktur und Eigenschaften von oxidischen Phasen, welche beispielsweise die Interkalation von Lithium oder Natrium zur Energiespeicherung ermöglichen. Dabei vergleichen wir die Reaktivität von Systemen, die über klassische Festkörperreaktionen und über einen mechanochemischen Ansatz synthetisiert werden. Als Charakterisierungsmethoden kommen Pulverröntgenbeugung (XRD), Infrarotspektroskopie (IR), Thermogravimetrie (TG) und CHN-Analyse zum Einsatz.
Derzeitige Themen für Abschlussarbeiten sind:

• Mechanochemische Synthese von mechanochemisch aktivierten Energiespeichermaterialien
• Mechanochemische Reduktion

Betreuer: Anna Michaely, Dr. Oliver Janka

Synthese superparamagnetischer Fe₃O₄, MnFe₂O₄ und Co₂FeO₄ Nanopartikel
Durch chemisches Design intrinsisch selbstheilender Materialien können Heilungszeiten und Effizienz unter Beibehalt der gewünschten Materialeigenschaften optimiert werden. Im bearbeiteten Forschungsprojekt werden neuartige Nanokomposite untersucht, in denen reversible chemische Wechselwirkungen zwischen anorganischen Nanopartikeln und der Polymermatrix die selbstheilenden Eigenschaften mit induzieren. Das Projekt fokussiert sich auf die Synthese und Funktionalisierung magnetisierbarer Eisenoxid-Nanopartikel, sowie Mangan und Cobalt haltiger Eisen Mischoxide, die durch thermische Zersetzung metallorganischer Präkursoren hergestellt werden.
Betreuerin: Kimia Moghaddari

Neue Verkapselungsmaterialien für optische Anwendungen
Hochvernetzte Polysiloxane sind erfolgversprechende Materialien für optoelektronische Anwendungen. In unserer Gruppe wurde unter Nachhaltigkeitsaspekten ein neues Material entwickelt, welches es ermöglicht, seltenerdreduzierte oder -freie LEDs herzustellen. In den Projekten sollen diese Materialien weiter durch chemische Synthese so optimiert werden, dass der Brechungsindex modifiziert werden kann oder die Viskosität der Materialien. Neben synthetischen und spektroskopischen Methoden werden Grundlagen viskoelastischer und mechanischer Materialcharakterisierungsmethoden vermittelt.
Betreuerin: Svenja Pohl

Kontinuierliche Herstellung von Nanopartikeln
Durch die kontinuierliche Herstellung von Submikrometer- und Nanopartikeln wird es endlich möglich, diese Partikel mit hoher Reproduzierbarkeit und in hohen Ausbeuten zu produzieren. In unserer Arbeitsgruppe wurde dazu das sogenannte Microjet-Verfahren etabliert. Im Rahmen von Abschlussarbeiten soll nun die Bandbreite an möglichen Partikeln, die mit diesem Verfahren erzeugt werden können, untersucht werden. Speziell geeignet sind dafür Verbindungen, die ein niedriges Löslichkeitsprodukt besitzen. Dabei sind wir nicht nur an der Bandbreite von verschiedenen Materialien interessiert, sondern auch am Microjet-Prozess selbst. Diesen können wir über Raman-Spektroskopie in situ im Reaktor verfolgen.
Derzeitige Themen für Abschlussarbeiten sind:

• Herstellung von polyoxometallat-basierten hybriden Energiespeichermaterialien
• Spektroskopische Verfolgung des Kristallwachstums in einem Microjet-Reaktor

Betreuerin: Dr. Christina Odenwald