TU Berlin

Mikroemulsionen

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Darstellung von nanokristallien Stoffen

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In vielen Bereichen der Materialwissenschaften existiert zur Zeit ein großes Interesse an nanokristallinen Materialien. In unserer Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns mit der Synthese dieser Stoffe in Mikroemulsionen. Mikroemulsionen ermöglichen die Herstellung von sehr kleinen Partikeln aus sehr verschiendenen Materialien. Der Mechanismus der Keimbildung und des Partikelwachstums in Mikroemulsionen werden untersucht und medelliert, um mit diesem Wissen Verfahren zur Nanopartikelherstellung im industriellen Maßstab zu entwickeln.

Verwendung von Mikroemulsionen bei Polymerisationen, organischen und bioorganischen Reaktionen

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Es existieren sehr viele industriell wichtige Reaktionen bei denen homogene Katalysatoren, bei denen die Reaktionsgeschwindigkeit aufgrund der geringen Löslichkeit des Katalysators sehr klein ist. In diesen Fällen kann die Durchführung der Reaktion in einer Mikroemulsion eine Lösung sein. Hohe Reaktionsgeschwindigkeiten können mit maßgeschneiderten Mikroemulsionen für unterschiedlichste Reaktionen erreicht werden. Hierbei wird die Kinetik der Reaktion untersucht, um das spätere Scale-Up zu ermöglichen.

Enzym-katalysierte Reaktionen in Mikroemulsionen

In den letzten zehn Jahren wurden im Bereich der Biochemie und -technology eine Anzahl von stereoselektiven, enzym-katalysierten Synthesen entwickelt. Im Fall von sehr schwer wasserlöslichen Substraten wird viel Aufwand betrieben geeignete organische Lösungsmittel zu finden, um die Substratkonzentrationen zu erhöhen und somit die Reaktionsgeschwindigkeit zu steigern. Mikroemulsionen scheinen die erforderlichen Voraussetzungen mitzubringen. Wir untersuchen die Stabilität und Aktivität der Enzyme in Mikroemulsionen wie auch Trennverfahren fü Produkt und Enzym. Zu diesem Zweck werden Ultrafiltrationsverfahren entwickelt.

Mizellgestützte Katalyse und Ultrafiltration

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Bei der katalytischen Hydrierung von Substraten mit C-C Doppelbindungen kommen Katalysatoren und Liganden zum Einsatz, die einen hohen Anteil an den Herstellkosten der Produkte haben. Daher wäre es sehr vorteilhaft, diese Katalysatoren wiederzuverwenden. Eine vielversprechende Möglichkeit ist die katalytische Hydrierung im wässrig-mizellaren Medium, wodurch eine Einbindung des Katalysators in die Mizellen des verwendeten Tensides stattfindet. Dadurch lassen sich die Katalysatorsysteme durch eine, der Reaktion nachgeschalteten Ultrafiltration zurückgewinnen und in aktiver Form in den nächsten Ansatz überführen. Ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung eines solchen Prozesses ist es, eine geeignete Kombination aus Tensid und Membran zu finden, um einen Katalysator-Rückhalt >99 % zu erreichen. Als Modellreaktionen für die Untersuchungen dienen die katalytischen Hydrierungen von Itaconsäure bzw. (Z)-?-Acetamidozimtsäureester (MAC).

Charakterisierung von tensidhaltigen dispersen Systemen

Tenside spielen eine entscheidene Rolle in allen Arten von dispersen Systemen. Besonders Systeme bestehend aus Wasser, Öl und Tensid zeigen ein breites Spektrum von isotrpen Phasen und Mesophasen. Untersuchungen im Bereich des Phasendiagramms, welcher sowohl Mikroemulsion als auch lamellenartige Phasen zeigt, geben eine detailierte Einsicht in die Physik eines solchen Systems. Wir untersuchen Phasendiagramme, Grenzflächenspannungen und Löslichkeitsbedingungen für technisch relevante Tensidsysteme, besonders um unsere anderen Projekte auf dem Gebiet der für Reaktionen geeigneten dispersen Systeme zu unterstützen.

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