Invloed van de morfologie van core-shell nanopartikels op het mechanisme van organische halogenidereducties

De laatste jaren wordt veel onderzoek gevoerd naar propere, economische en milieuvriendelijke productiemethoden in de organische synthese. Een mogelijke piste om hieraan tegemoet te komen, is het gebruik van de elektrochemie voor organische syntheses. Elektrochemische syntheses zijn doorgaans sneller, geven aanleiding tot minder afval, leveren goedkopere eindproducten en vereisen minder hulpstoffen. Een groot nadeel is echter dat de meeste elektrosynthetische processen een erg negatieve elektrodepotentialen nodig hebben waardoor ze (omwille van hun hoge energiekost) niet geschikt zijn voor industriële productieprocessen. Pogingen om die hoge overpotentialen te verminderen richten zich in de eerste plaats op het verbeteren van de katalytische activiteit van de elektrodematerialen. In dit onderzoeksproject zal de link onderzocht worden tussen de morfologie van het katalysemateriaal en het reactiemechanisme van de elektrosynthese. In een eerste fase zullen nanopartikels van overgangsmetalen elektrochemisch afgezet worden en zal het effect van hun morfologie (grootte van de deeltjes, porositeit, …) op het elektrochemische reactiemechanisme bestudeerd worden. Door middel van elektrochemische depositie kunnen nanopartikels met een hoge selectiviteit gesynthetiseerd worden waardoor het mogelijk is om de morfologie van de nanoclusters aan te passen door de samenstelling van het elektrolyt en de depositieparameters te wijzigen. In een tweede stap zullen core-shell elektrokatalysatoren vervaardigd worden waarbij het meest actieve elektrodemateriaal uit stap 1 als shell-materiaal zal gebruikt worden. Deze elektrokatalysatoren bestaan uit een core-metaal bedekt met een of enkele atomische lagen van een tweede shell-materiaal. Ze zijn hier interessant omdat verschillende energetische effecten hun katalytische activiteit verhogen. Als casestudie wordt het mechanisme onderzocht van de elektrokatalytische reductie van organische halogenides. Omwille van de sterke invloed van het kathode-oppervlak op de intermediairen van de reactie worden metalen als Ag, Cu, Pd, Ni, Pt en Au geselecteerd. Drie molecules met een enkelvoudige C-X verbinding worden onderzocht: benzylchloride, benzylbromide en benzyljodide. De verschillende substituenten in deze moleculen zullen de correlatie aantonen van de invloed van de specifieke adsorptiemechanismes op het elektrode-oppervlak van het reactiemechanisme.

Trefwoorden:ELEKTROSYNTHESE, ELEKTROCATALYSE, ELEKTROCHEMIE, ENGINEERING

Disciplines:Analytische chemie, Fysische chemie, Katalytische reactietechnieken, Chemisch productontwerp en formulering, Algemene chemische en biochemische ingenieurswetenschappen, Process engineering, Scheidings- en membraantechnologie, Transportfenomenen, Andere (bio)chemische ingenieurswetenschappen