Projecten

Moderne oplosmiddelen voor duurzame scheidingen

Om een zuiver chemisch product te maken, zijn er gemiddeld per reactiestap wel drie verschillende scheidingsstappen nodig. De meest toegepaste scheidingsmethoden maken gebruik van het toevoegen of onttrekken van energie aan een mengsel, denk aan destillatie. In de natuur komen vooral de zogenaamde affiniteitscheidingen voor. Door de afscheiding van slechts één type molecuul toe te staan, kan het product of een verontreiniging uit een mengsel worden gehaald. Als de concentratie van dit type molecuul laag is, kosten deze processen veel minder energie dan bijvoorbeeld het verdampen van alle andere componenten. Een efficiëntere scheiding kan dus meteen resulteren in een lagere milieubelasting én een vermindering van de kosten.
Jullie gaan proberen een affiniteitsscheiding uit te voeren met een nieuw type oplosmiddel. Het is een heel speciaal soort oplosmiddel; je mengt twee vaste stoffen en die worden dan – zonder te reageren – samen een vloeistof. Op die manier kan je de eigenschappen van de vaste stoffen gebruiken in een vloeistof die dan slechts één type molecuul uit een mengsel kan halen, net als in de natuur!

Schrijfbare thermometers

Vloeibare kristallen zijn materialen die zowel vloeistof als vaste stof eigenschappen bezitten. Ze worden onder andere toegepast in LCD schermen. Zogenaamde cholesterische vloeibare kristallen zijn in staat om zichtbaar licht te reflecteren op dezelfde wijze zoals kevers dat doen. Dit resulteert in prachtige kleuren. Deze eigenschap kan worden toegepast in allerlei materialen. Bijvoorbeeld omdat de gereflecteerde kleur verandert met de temperatuur kan op simpele wijze een thermometer gemaakt worden.
Jullie gaan vloeibare kristallen maken die als inkt dienen en waarbij kleurverandering plaatsvindt als de temperatuur wordt verhoogd.

Kalk met de kleur van een vlinder

Gekleurde materialen hebben een kleur doordat bepaalde kleuren uit het opvallende licht worden geabsorbeerd. Het overgebleven licht bepaalt de kleur die we waarnemen. In de natuur zijn er echter voorbeelden bekend, zoals de edelsteen opaal en de vlinder Morpho Menelaus, die, doordat ze fotonische kristallen bevatten, hun kleur krijgen door interferentie van het gereflecteerde licht. Voor de wetenschap is het interessant om deze fotonische kristallen na te bootsen omdat de kleur van deze kristallen niet afhangt van een chemische structuur maar alleen van de grootte van de kristallen, waardoor de kleur stabiel blijft.
Tijdens dit project gaan we fotonische kristallen maken met een verschillende kleur. Eerst maken we polystyreenbolletjes met diameter van 200 tot 600 nm; tussen deze bolletjes laten we calciumcarbonaatkristallen  groeien en daarna wordt het polymeer weggebakken. Afhankelijk van de grootte van de oorspronkelijke polystyreenbolletjes kunnen we zo materialen met verschillende kleuren maken.

Flexibele zonnecellen

In een wereld waar klimaatverandering door opwarming van de aarde aan de orde van de dag is, is onderzoek naar alternatieve energiebronnen erg belangrijk. De zon is de grootste potentiële energieleverancier op aarde. Veel van de zonnecellen die op dit moment te koop zijn, worden gemaakt van dure en steeds zeldzamer wordende materialen zoals silicium. Het is dus belangrijk om hiervoor alternatieven te onderzoeken. Een goed voorbeeld hiervan zijn plastic zonnecellen, die beloven erg goedkoop te kunnen zijn en misschien wel belangrijker: ze zijn flexibel en lichtgewicht. Daardoor kunnen ze toegepast worden op voertuigen of kleding en in het design van gebruiksvoorwerpen.
Je gaat onderzoeken hoe de verschillende eigenschappen van het plastic laagje op de door jou gemaakte zonnecel de efficiëntie beïnvloeden. Haalt jouw zonnecel de hoogste efficiëntie?

Grondstoffen uit biomassa

Olie en aardgas zijn op dit moment de belangrijkste grondstoffen in de chemische industrie. Maar als gevolg van de beperkte beschikbaarheid van aardolie en de groeiende bezorgdheid over het broeikaseffect, is biomassa in opkomst als alternatieve grondstof voor chemicaliën en biobased materialen. De term biomassa verwijst naar biologisch materiaal afkomstig van levende of recent levende organismen, meestal zijn dit plantaardige materialen.
In dit project onderzoeken jullie de omzetting van xylose uit biomassa tot furfural. Furfural is een stof die weer omgezet kan worden in veel verschillende chemicaliën. Zo kan er bijvoorbeeld tereftaalzuur van worden gemaakt, een van de bouwstenen van PET-flessen.

Jullie gaan op zoek naar de syntheseroute van furfural met een zo hoog mogelijke opbrengst. Hiervoor ga je de reactieomstandigheden, zoals de temperatuur in de reactor en de gebruikte katalysator variëren. Door het reactieproduct met meerdere methodes te analyseren wordt de opbrengst van furfural bepaald.

Kunnen we gecontroleerd zilver nanokatalysatoren maken?

In de chemische industrie worden vaak metalen katalysatoren gebruikt voor het omzetten van basischemicaliën naar stoffen die in het dagelijkse leven worden gebruikt. Deze metalen, zoals bijvoorbeeld ruthenium, kobalt, rhodium of zilver zijn erg kostbaar. Om zo efficiënt mogelijk met deze metalen om te gaan worden heel kleine deeltjes, nanodeeltjes, gebruikt (1 nm = 1 miljardste van een meter). De grootte van het deeltje bepaald daarnaast ook hoe snel en zuiver deze chemicaliën worden omgezet. Daarom is het belangrijk om goede controle te hebben over de grote van deze nanodeeltjes. In dit project onderzoek je hoe je goed gedefinieerde nanodeeltjes kan maken. Komen jouw nanodeeltjes als het beste uit de test onder de elektronen microscoop?

Lichtgevende materialen voor detectie van lokale overbelasting van een oppervlak

Lichtgevende chemische reacties, zoals je die in glow sticks vindt, kun je gebruiken om na te gaan waar lokaal (te) hoge druk op een oppervlak wordt uitgeoefend. We gaan daarvoor een gevoelige laag maken, waarin twee componenten zitten die licht geven als ze met elkaar reageren. De reactie kan pas optreden als een dunne beschermlaag die de componenten gescheiden houdt  door druk beschadigd raakt.

Het doel van het project is te bepalen welke commercieel verkrijgbare componenten het meest geschikt zijn, en wat de optimale beschermlaag is.