Technische Universität Wien
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2014-07-18 [

Florian Aigner

 | Büro für Öffentlichkeitsarbeit ]

Förderungspreise für Materialchemie-Projekte

Bettina Baumgartner und Elisabeth Kolar erhalten Förderpreise für ihre Diplomarbeitsprojekte.

Karin Föttinger, Elisabeth Kolar, Miriam Unterlass und Bettina Baumgartner (v.l.n.r.)

Zwei ganz besonders ambitionierte Diplomarbeits-Projekte werden mit einem Forschungspreis gefördert: Bettina Baumgartner arbeitet an der Herstellung von Hochleistungspolymeren unter extremen Temperatur- und Druckbedingungen, Elisabeth Kolar forscht an der Verbesserung von Katalysatoren durch die Kombination verschiedener Nanopartikel. Beide arbeiten am Institut für Materialchemie, beide wurden nun vom Dekanat der Fakultät für Technische Chemie für einen Forschungspreis ausgewählt. Das Preisgeld kommt vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft.

Katalysatoren vor der Vergiftung schützen
Autos verursachen kurz nach dem Start besonders viele schädliche Abgase wie beispielsweise Kohlenmonoxid , solange der Auto-Katalysator noch kalt ist. „Bei niedrigen Temperaturen haben viele Katalysatoren  keine Wirkung, weil sich das Kohlenmonoxid auf der Katalysatoroberfläche festsetzt und nicht in Kohlendioxid umgewandelt werden kann. Man nennt das Katalysatorvergiftung“, erklärt Elisabeth Kolar. Ihre Diplomarbeit schreibt sie bei Karin Föttinger, die sich gemeinsam mit ihrem Team schon seit längerer Zeit mit Katalysatoren beschäftigt.

Die Katalysatoren, die Elisabeth Kolar untersucht, bestehen aus zwei Komponenten – einem Trägermaterial und einem aktiven Material. Das Trägermaterial dient in erster Linie dazu, das aktive Material fein dispergiert festzuhalten, für die eigentliche Katalyse ist dann die aktive Komponente zuständig, die aus winzig kleinen Nanopartikeln aus Palladium besteht. Im aktuellen Forschungsprojekt allerdings beschränkt sich die Aufgabe des Trägermaterials nicht bloß auf die mechanische Stabilisierung. Verwendet man nämlich ein Trägermaterial, das Sauerstoffatome abgeben und wieder aufnehmen  kann, so lässt sich an den Palladium-Nanopartikeln das giftige Kohlenmonoxid bereits bei niedrigen Temperaturen in Kohlendioxid umwandeln. Damit ist die Katalysator-Vergiftungsgefahr abgewendet.

Elisabeth Kolar und Karin Föttinger untersuchen, welche Trägermaterialien dafür am besten geeignet sind. „Unsere Experimente mit Cobaltoxid verliefen bereits sehr vielversprechend“, meint Elisabeth Kolar. Die optimale Technik will sie nun in ihrem Diplomarbeitsprojekt herausfinden. Der Forschungspreis ermöglichte ihr bereits, Messungen am Synchrotron des BESSY in Berlin durchzuführen, auch die Teilnahme an einer internationalen Konferenz ist geplant.

Neues Herstellungsverfahren für hochfeste Materialien

Für Hochleistungspolymere, die selbst bei hohen Temperaturen noch einer hohen mechanischen Belastung standhalten, gibt es viele Einsatzbereiche. Allerdings sind sie äußerst schwierig herzustellen. „Normalerweise dauert die Synthese von Polymeren wie Kevlar sehr lange und funktioniert nur mit Hilfe von giftigen Lösungsmitteln. Wir schaffen das auf umweltfreundlichere und schnellere Art, indem wir mit hohem Druck und hoher Temperatur arbeiten“, sagt Bettina Baumgartner, die im Team von Miriam Unterlass arbeitet.

Das Vorbild für dieses Verfahren kommt aus der Natur: Manche Edelsteine bilden sich nur im Erdmantel, bei extremen Bedingungen. Im Labor von Miriam Unterlass stehen Reaktoren zur Verfügung, in denen ähnliche Druck- und Temperaturbedingungen erzeugt werden können. Normalerweise docken die molekularen Bausteine der gewünschten Polymere eher zufällig aneinander an. Bei Extrembedingungen kann man allerdings erreichen, dass nur ganz bestimmte Konfigurationen entstehen. „Auf diese Weise können wir gezielt komplexe zweidimensionale Polymerstrukturen herstellen“, sagt Bettina Baumgartner. Das ermöglicht nicht nur die Synthese von extrem festen Materialien, sondern möglicherweise auch die Herstellung von molekularen Filtern – Strukturen, die gewissen Moleküle durch winzige Poren passieren lassen, andere aber zurückhalten.

Bettina Baumgartner freut sich darauf, mit ihrem Preisgeld an einer bedeutenden Konferenz teilnehmen zu können: „Unser Forschungsgebiet ist so neu und interdisziplinär, dass für meine Arbeit die Diskussion mit Leuten aus benachbarten  Fachgebieten ganz besonders wichtig ist.“