Veelzijdige functionalisatie van 2D koolstofoppervlakken op nanometerschaal

Koolstof gebaseerde materialen vormen de ruggengraat van vele industriële toepassingen zoals chemische opzuivering, scheidingstechnologie, en gasadsorptie en -opslag. De toepasbaarheid van het merendeel van deze materialen, die zijn opgebouwd uit tweedimensionale (2D) vellen sp2 gehybridiseerde koolstofatomen genaamd grafeen, is het gevolg van hun porositeit en groot oppervlak. Een grote variëteit van deze materialen is afkomstig uit natuurlijke bronnen en/of wordt geproduceerd op zo’n manier dat hun chemische identiteit en samenstelling vaak niet uniek zijn. Ondanks het feit dat dergelijke slecht gedefinieerde materialen reeds vele decennia in gebruik zijn, is er nood aan een kennis-intensieve aanpak voor het ontwikkelen van functionele koolstofmaterialen die een unieke chemische identiteit en samenstelling bezitten die kan worden afgesteld op specifieke toepassingen. Het robuust functionaliseren van 2D koostofmaterialen kan leiden tot een verhoogde efficiëntie van katalytische, scheidings-, en gasadsorptie platvormen. Dit doctoraatsproject heeft als doel om een fundamentele kennisbasis uit te bouwen voor het produceren van covalent gemodificeerde koostofoppervlakken met een specifieke chemische identiteit en samenstelling. Naast het simpelweg controleren van de dichtheid aan functionele groepen, hebben we als doel de controle over hun ruimtelijke schikking op het oppervlak met nanometer precisie, en het opschalen. Er wordt verwacht dat dergelijke covalente modificatie op nanometerschaal nieuwe functionele eigenschappen zal geven aan het materiaal. De covalent gemodificeerde 2D koolstofmaterialen zullen worden getest op hun eigenschappen, en hun toepasbaarheid in typische toepassingen zoals katalyse.