Unser junges und motiviertes Forschungsteam bearbeitet eine Vielzahl an Forschungsthemen mit verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten. Gerne können Sie uns bei Interesse an einer Bachelor-, Vertiefungs- oder Masterarbeit kontaktieren.

THEMEN BACHELOR- UND VERTIEFUNGS- UND MASTERARBEITEN

Hochporöse Magnesiumsilicate zur Farbstoffadsorption auf Basis pflanzlicher Reststoffe und eines nachhaltigen Verfahrens

Themen Bachelor-, Vertiefungsarbeiten und Masterarbeit |  Betreut durch Dr. Susan Wassersleben

Farbstoffe, die u.a. in der Textil-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie weit verbreitet sind, stellen eine Gefahr für Pflanzen, Tiere und Menschen sowie für die gesamte Umwelt dar. Milliarden Tonnen farbstoffhaltiger Abwässer gelangen jedes Jahr in unsere Wassersysteme. Neue nachhaltige Technologien sind erforderlich, um diese Herausforderung anzugehen.

Bei der Entfernung von Farbstoffen aus Abwässern zählt die Adsorption, neben ihrer Effizienz, vor allem wegen geringer Nutzungskosten und ihrer einfachen Handhabung zu den umweltfreundlichsten Technologien mit dem größten wirtschaftlichen Interesse.

Bei der Auswahl der Adsorbentien haben in den letzten Jahrzehnten in der Industrie kostengünstige, stabile und hocheffiziente Adsorbentien große Aufmerksamkeit erlangt. Hierbei werden aufgrund ihrer stabilen physikochemischen Eigenschaften oft Silicate, die auch als „grüne Materialen des 21. Jahrhunderts“ bezeichnet werden, als Adsorbentien eingesetzt.

In der Industrie wurden viele Jahre lang vor allem synthetische Silicate als Adsorbentien verwendet. Die Herstellung dieser ist jedoch in der Regel mit hohem Zeit- und Energieaufwand und geringer Effizienz verbunden. In jüngerer Zeit treten vermehrt nachhaltige Silicate in den Fokus, da sie kostengünstiger, umweltfreundlicher und leichter verfügbar sind. Mit Metallsilicaten (z.B. Mg-Silicat), sind höhere Adsorptionsraten, aufgrund ihrer Fähigkeit zur Komplexbindung, möglich.

Besonders im Bereich der Farbstoff-Adsorption werden Magnesiumsilicate genutzt. Dies liegt neben ihren polaren Eigenschaften auch an ihrer schnellen Adsorptionsrate und guten Adsorptionskapazität bei vergleichsweise geringen Herstellkosten und den leicht verfügbaren Ausgangsmaterialien.

Untersucht werden soll die nachhaltige Entwicklung und Herstellung von Magnesiumsilicat-Adsorbentien auf Basis von Agrarreststoffen zur effizienten Entfernung von umweltgefährdenden Azofarbstoffen aus dem Abwasser und industriellen Teilströmen der Textilindustrie.

Dabei sollen erstmals Mg-Silicat-Adsorbentien, im Vergleich mit bereits am Markt verfügbaren Produkten, unter vollständig nachhaltigen Bedingungen hergestellt werden. Die Prozesskette umfasst dabei den Einsatz von Agrarreststoffen anstelle technischer Silicate, aus denen unter milden Reaktionsbedingungen biogenes Wasserglas gewonnen wird. Durch den Einsatz alternativer umweltschonender Magnesiumsalze, die keine zusätzliche Belastung für das Grund- und Trinkwasser darstellen, sollen hier die Adsorbentien ebenfalls unter milden Reaktionsbedingungen gefällt werden. Mit Unterstützung eines Industriepartners werden Formkörper aus den Mg-Silicat Pulvern entwickelt und hergestellt. Im Sinne der Circular Economy wird der Material-Kreislauf durch Regeneration der Adsorbentien sowie durch Weiterverwendung geschlossen.

Dr. Susan Wassersleben

Dr. Susan Wassersleben

stv. Arbeitskreisleitung

Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 212
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97 - 36335
Telefax: +49 341 97 - 36349

Synthese von nachhaltigen Schaumglasplatten für die Abgasreinigung

Themen Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten / Betreut durch M.Sc. Tobias Günther

In Deutschland gibt es ca. 11 Mio. Kaminöfen, welche strikte Grenzwerte für Emissionen und Staub erfüllen müssen. Um diese Grenzwerte zu erreichen werden Abgas-Katalysatoren genutzt, mit der Funktion CO und nicht vollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, und Ruß abzuscheiden. Als Katalysatoren werden retikuläre Keramiken verwendet, die mit einem Pt-haltigen Katalysator beschichtet sind. Die Herstellung dieser keramischen Materialien erfordert aber zum einen ein Polyurethan-Templat, welches nachträglich herausgebrannt wird und zum anderen Prozesstemperaturen über 1500 °C. Eine nachhaltigere Alternative zu den keramischen Trägermaterialien stellt hier die Verwendung verschiedener Schaumgläser auf Altglasbasis dar. Als eigentliche Katalysatoren können die in der Gruppe bereits entwickelten Übergangs-Mischmetalloxide dienen. Die Katalysatoren können dann im Abgasstrang, als durchströmbare Monolithe oder direkt im Brennraum als thermisch stabile Schaumglasplatten platziert werden. 

Im Rahmen von Qualifizierungsarbeiten sollen neuartige Glasschäume als Katalysatorträger entwickelt werden. Das kann auf zwei unterschiedliche Weisen erfolgen.

  • Es sollen durchströmbare „Glasschwämme“ für den Abgasstrang hergestellt werden. Zwei neuartige Verfahren befinden sich dafür bereits in der Erprobung. Die Verfahren sollen hinsichtlich der Durchführbarkeit, Reproduzierbarkeit und Anwendungstauglichkeit verbessert werden. Die Variation der Syntheseparameter soll eine Vergrößerung der Poren, sowie die Verbesserung der Durchströmbarkeit herbeiführen. Zusätzlich sollen verschiedene edelmetallfreie Katalysatoren in die Materialen integriert werden. Die Analyse der Proben erfolgt vorrangig mit Dichtemessungen, Druckverlustmessungen, SEM-EDX, XRD und Lichtmikroskopie.
zur Vergrößerungsansicht des Bildes: Struktur des offenzelligen (durchströmbaren) Glasschaumes, hergestellt nach der neu entwickelten Synthesemethode. [Foto: T. Günther]
Struktur des offenzelligen (durchströmbaren) Glasschaumes, hergestellt nach der neu entwickelten Synthesemethode. [Foto: T. Günther]
  • Es sollen Schaumglasplatten für den Brennraum hergestellt werden. Die Glasschäumung findet nach bereits Literaturbekannten Verfahren statt. Das Herstellungsverfahren soll hinsichtlich der Dichte, der Zellgröße, der mechanischen und der thermischen Stabilität der Schaumgläser systematisch untersucht und verbessert werden. Das Einbringen verschiedener Edelmetallfreier Katalysatoren soll überprüft werden. Die Analyse der Proben erfolgt vorrangig mit Dichtemessungen, SEM-EDX, Stabilitätstests und Lichtmikroskopie.
zur Vergrößerungsansicht des Bildes: 8x4x4 cm Schaumglasblock, nach konventioneller Synthesemethode hergestellt. [Foto: T. Günther]
8x4x4 cm Schaumglasblock, nach konventioneller Synthesemethode hergestellt. [Foto: T. Günther]
 Tobias Günther

Tobias Günther

Wiss. Mitarbeiter

Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 547
04103 Leipzig

Telefon: +493419736324

Herstellung und Funktionalisierung von porösem Glasgranulat als Betonzusatz

Themen Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten / Betreut durch M.Sc. Tobias Günther

Die gegenwärtigen Probleme der Bauindustrie umfassen u.A. Fachkräftemangel, Ressourcenknappheit und eine schlechte CO2-Bilanz. Diesen Problemen soll eine innovative Methode zum 3D-Druck von Beton-Fertigbauteilen mit einem hohen Anteil an porösem Altglas entgegenwirken. Im Zuge dieses Vorhabens soll im Arbeitskreis ein hochporöses Schaumglasgranulat entwickelt werden, welches dem Zement in großen Mengen beigesetzt werden kann. So könnte - sonst unbrauchbares - Altglas wiederverwertet werden und zudem eine dämmende Wirkung der Bauteile herbeiführen.

Im Rahmen von Qualifizierungsarbeiten sollen Schaumgläser mit hohem Anteil an Poren aus Natronkalk-Glas hergestellt werden. Diese Gläser werden in Form von Granulat in einem anschließenden Schritt hydrophobiert. Die Herstellungsverfahren müssen zudem für die spätere industrielle Anwendung hinsichtlich der Kostengünstigkeit und Durchführbarkeit optimiert werden. Die Charakterisierung der Ergebnisse erfolgt vorrangig mit TG-DTA, Kontaktwinkelbestimmung, Mikroskopie und Dichtemessungen.

 Tobias Günther

Tobias Günther

Wiss. Mitarbeiter

Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 547
04103 Leipzig

Telefon: +493419736324

Entwicklung eines porösen, hochtemperaturstabilen CeO2-Trägermaterials für die nachhaltige CH4-Produktion aus Treibhausgasen

Themen für Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten  |  Betreut durch Dr. Sharon Koppka

Aufgrund der zur Neige gehenden Erdöl- und Erdgasreserven gewinnt die nachhaltige Produktion von wertvollen Kraftstoffen wie synthetischem Erdgas aus CO und CO2 zunehmend an Bedeutung. Wird CO/CO2 aus der Atmosphäre oder aus nachwachsenden Rohstoffen für die nachhaltige Methanisierung genutzt, werden Treibhausgase reduziert und der globalen Erwärmung entgegengewirkt. Kostengünstige Katalysatoren auf Nickelbasis besitzen eine hohe Selektivität und Aktivität bei dieser Hydrierungsreaktion. Für diese Katalysatoren hat sich gezeigt, dass das Trägermaterial, z. B. bestehend aus Al2O3, CeO2 und ZrO2, nicht nur die strukturellen Eigenschaften und die Dispersion der aktiven Phase bestimmt, sondern auch eine Schlüsselrolle bei der CO2-Aktivierung spielt. Ceroxid besitzt hervorragende Redoxeigenschaften (Ce3+/Ce4+-Redoxpaar) und weist zudem eine hohe Sauerstoffspeicherkapazität auf. Dementsprechend besitzen Ceroxidträger im Vergleich zu anderen Trägermaterialien eine große Menge an Sauerstofflücken mit mittlerer Basizität, die die CO2-Dissoziation und die Metall-Träger-Interaktion fördern.

Im Rahmen der Herstellung eines offenporigen Ceroxid-Trägermaterials aus phasenseparierbaren Gläsern für die Herstellung von Methan aus CO/CO2-Atmosphären werden die folgenden Aufgaben verfolgt:

  • Herstellung und Charakterisierung von homogenen Na2O-B2O3-CeO2-Gläsern.
  • Erzeugung einer gleichmäßigen Phasentrennung zur Einstellung der Porosität.
  • Erlangung eines umfassenden Verständnisses der Phasenumwandlung während der Wärmebehandlung und Extraktion
  • Studien zur CO/CO2-Adsorption unter Berücksichtigung des Einflusses der Porentextur und der Phasenzusammensetzung
Dr. Sharon Koppka

Dr. Sharon Koppka

Habilitantin (z. Zt. beurlaubt)

Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 515A
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97 - 36309

Einfluss textureller Eigenschaften Silica-basierter Ionenaustauschmaterialien auf die Diffusionskinetik

Themen Bachelor-, Vertiefungsarbeiten und Masterarbeit |  Betreut durch M. Sc. Niklas Wohlfarth

Ionenaustauschmaterialien auf Silica-Basis stehen im Zuge der zunehmenden Ausrichtung der chemischen Industrie auf nachhaltige Prozesse und Produkte in direkter Konkurrenz zu konventionellen, polymerbasierten Harzen. Aufgrund ihres vielseitigen Optimierungspotenzials sowie ihrer hohen chemischen und thermischen Stabilität gelten sie als vielversprechende Alternative. Für die Entwicklung leistungsfähiger Systeme ist eine gezielte Anpassung der Materialeigenschaften – insbesondere im Hinblick auf potenzielle Einsatzgebiete wie die Wasseraufbereitung oder die Rückgewinnung spezifischer Metalle, etwa seltener Erden – von zentraler Bedeutung. Ein wesentlicher Punkt ist das Verständnis der Stofftransportprozesse beteiligter Ionen, vor allem der Diffusionskinetik, also der Geschwindigkeit, mit der Ionen innerhalb des Materials ausgetauscht werden. Diese beeinflusst maßgeblich die Effizienz des Prozesses und wird daher als zentraler Aspekt in dieser Arbeit untersucht.

Im Rahmen von Bachelor-, Master- oder Vertiefungsarbeiten sollen unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten Silica-basierte Ionenaustauscher mit gezielten texturellen Eigenschaften, wie etwa Porenstruktur oder spezifischer Oberfläche, hergestellt und umfassend charakterisiert werden. Dazu werden sowohl physikochemische Analysen als auch theoretische Modelle eingesetzt, um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen aufzuzeigen. Für Abschluss- oder Qualifizierungsarbeiten ist es hilfreich, grundlegendes Wissen über den Sol-Gel-Prozess sowie analytische Methoden wie Hg-Intrusion und N2-Sorption mitzubringen.

zur Vergrößerungsansicht des Bildes: Symbolischer Graph zum zeitabhängigen Verlauf eines Ionenaustauschprozesses [Foto: N. Wohlfarth]
Symbolischer Graph zum zeitabhängigen Verlauf eines Ionenaustauschprozesses [Foto: N. Wohlfarth]
 Niklas Wohlfarth

Niklas Wohlfarth

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 519
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97-36313

Sprechzeiten
Mo-Fr 9:30-11:00, 12:30-15:00

Herstellung partiell nanoporöser Silica-Glasträger zur Funktionalisierung mit APTES und APDEMS als Sauerstoff-Sensorplattform

Themen Bachelor-, Vertiefungsarbeiten und Masterarbeit |  Betreut durch M. Sc. Timm Reimann

Optische Sauerstoffsensoren finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter der chemischen Industrie und Medizin. Sie ermöglichen eine präzise, zeitaufgelöste Detektion von Atemgasen, was insbesondere für die Überwachung von Patienten mit akuten oder chronischen Erkrankungen von großer Bedeutung ist. So kann der Sauerstoffgehalt gezielt überwacht werden, etwa bei Schwangeren oder Neugeborenen. Im Idealfall setzt sich ein optischer Sauerstoff-Sensor aus einem porösen Trägermaterial, einem Sauerstoff-sensitiven Farbstoff und dem Detektor zusammen.

Poröse Silikatgläser zeichnen sich durch ihre geringe Toxizität, mechanischen Stabilität und hohen Temperaturstabilität aus. Diese Eigenschaften ermöglichen sowohl den Einsatz als Bestandteil medizinischer Produkte als auch Anwendungen bei erhöhten Temperaturen, was zusätzlich ein Recycling der Gläser erleichtert. Aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche eignen sich poröse Silikatgläser für die Anbindung sauerstoffsensitiver Farbstoffe. Teilporöse Silikatgläser bieten darüber hinaus eine höhere mechanische Festigkeit und eine verbesserte Teiltransparenz. Diese Kombination ermöglicht ihren Einsatz als strukturelle Komponenten in transportablen Messsystemen, bei denen Proben- und Analytikraum voneinander getrennt sind. Dadurch wird die Abhängigkeit von äußeren Umgebungsbedingungen reduziert und eine höhere Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erzielt. Teilporöse Gläser werden durch eine Kombination von Ionenaustausch, thermisch induzierter Phasenseparation und anschließender Extraktion hergestellt. Schichttiefe und Struktur der Poren sind dabei gezielt einstellbar. Da eine direkte kovalente Bindung zwischen Farbstoff und poröser Silikaoberfläche nicht möglich ist, ist eine Funktionalisierung mit Silanen vonnöten. Aminosilane sind aufgrund ihrer geringen Toxizität besonders geeignet und werden mittels Grafting an die Glasoberfläche gebunden.

Im Rahmen der Qualifizierungsarbeiten sollen teilporöse Gläser mit definierter Porentextur zur Immobilisierung der Aminosilane APTES und APDEMS hergestellt werden. Dazu sind kinetische Untersuchungen von Ionenaustausch, Phasenseparation und Extraktion durchzuführen, um eine optimale Porenstruktur zu erzielen. Die Anbindung der Aminosilane ist zu optimieren und hinsichtlich Oberflächengruppendichte sowie Bindungsqualität zu charakterisieren. Zudem ist die Entwicklung lokal begrenzt poröser Glasträger mit definierter Porentextur voranzutreiben. An diesen soll ein ausgewähltes Aminosilan immobilisiert werden, um anschließend einen für die Sauerstoffsensorik geeigneten Farbstoff anzubinden und dessen Leistungsfähigkeit zu evaluieren.

zur Vergrößerungsansicht des Bildes: Schemata zu vom vollporösen zum lokal begrenzt porösen Glasträger für die Anbindung des Luminessenzfarbstoffes [Foto: T. Reimann]
Schemata zu vom vollporösen zum lokal begrenzt porösen Glasträger für die Anbindung des Luminessenzfarbstoffes [Foto: T. Reimann]
 Timm Reimann

Timm Reimann

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 524
04103 Leipzig

Telefon: +4934197-36317

Untersuchung von porösen Gläsern als Ausgangsmaterial von 3D-Hyperuniformen optischen Materialien

Themen Bachelor-, Vertiefungsarbeiten und Masterarbeit |  Betreut durch M. Sc. Robin Kammel

Zur Leistungssteigerung (z.B. von OLED Displays) oder Steigerung der Effizienz (z.B. von Photovoltaik-Anlagen) werden Materialien mit neuartigen (optischen) Eigenschaften benötigt. Eine Werkstoffklasse die großes Potential birgt sind 3D-hyperuniform ungeordnete Materialien, welche die optischen Eigenschaften von periodischen Strukturen und die Isotropie von ungeordneten Materialien vereinen.

Berechnungen und Simulationen zeigten das diese ausgehend von spinodal entmischtem Glas realisiert werden könnten.  Der praktische Beweis des spinodalen Entmischungsmechanismuses sowie der Bildung von hyperuniform ungeordneten Strukturen steht jedoch noch aus. Die Untersuchung der Umsetzbarkeit dieses bottum-up Prozesses zur Erzeugung 3-D hyperuniformer Materialien ist daher von großem Interesse.

Im Rahmen der Qualifizierungsarbeit ist es daher möglich auf die Analyse des Phasenseparationsmechanismuses durch schnelle Abkühlung der Gläser hinzuarbeiten oder durch Optimierung des Herstellungsprozesses der Gläser einen Teil zur Erzeugung hyperuniform ungeordneter Strukturen beizutragen.

 Robin Kammel

Robin Kammel

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 524
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97 - 36317

Nachhaltige Synthese saurer Ionenaustauscher

Themen Bachelor-, Vertiefungsarbeiten und Masterarbeit |  Betreut durch M. Sc. John Mandel

Im Rahmen des Promotionsprojekts wird an der nachhaltigen Synthese neuartiger saurer Ionenaustauscher auf Silicabasis geforscht. Ausgangspunkt bildet Tetraethylorthosilicat (TEOS) als klassischer Silicapräkursor, dass in Kombination mit verschiedenen Organosilanen zur gezielten Einführung funktioneller Gruppen genutzt wird. Ziel ist die Entwicklung umweltfreundlicher Syntheserouten, die sowohl den Materialaufwand als auch den Energieeinsatz minimieren und dabei hochleistungsfähige, chemisch stabile Ionenaustauscher hervorbringen.

Ein zentraler Forschungsschwerpunkt liegt auf der kontrollierten Ausbildung von Makroporen, um die Diffusionseigenschaften und Austauschkinetik der Materialien gezielt zu verbessern. Hierzu werden strukturleitende Polymere wie Polyethylenoxid (PEO) und Polyacrylsäure (PAA) eingesetzt, deren Einfluss auf die Porenbildung systematisch untersucht wird. Durch die Kombination von organischer Funktionalisierung und gezieltem Porendesign sollen Materialien entstehen, die ein hohes Potenzial für Anwendungen in der Wasseraufbereitung, Katalyse und Rohstoffrückgewinnung besitzen.

Das Projekt trägt damit zur Weiterentwicklung nachhaltiger Materialkonzepte bei und verbindet Aspekte der grünen Chemie, Materialwissenschaft und angewandten Umwelttechnik.

zur Vergrößerungsansicht des Bildes: Konventionelle, polymerbasierte Austauscherharze in Form kleiner Kügelchen. [Foto: N. Wohlfarth]
Konventionelle, polymerbasierte Austauscherharze in Form kleiner Kügelchen. [Foto: N. Wohlfarth]
 John Mandel

John Mandel

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 519
04103 Leipzig

Telefon: +493419736313

Sprechzeiten
Mo-Fr 9:00-11:00, 12:30-14:30

Herstellung nachhaltiger Kationenaustauscher auf Basis von Na-Wasserglas

Themen Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten / Betreut durch M.Sc. Christian Andres

Ziel des Projektes ist die Herstellung nachhaltiger Silica-basierter Kationenaustauscher zur Gewinnung von Elementen der Seltenen Erden aus Grubenwässern. Derzeit werden konventionelle Ionenaustauscher auf Basis von kohlenwasserstoffhaltigen Polymeren eingesetzt. Durch Eintrag dieser Harze in die Umwelt kann es im Rahmen von Alterungsprozessen zur Freisetzung von Mikroplastik kommen, welches sich im Ökosystem, genauer auch in der Nahrungskette, akkumulieren kann. Im Rahmen des Projektes soll geprüft werden, ob Silica als Gerüst für die Ionenaustauscher geeignet ist und spezifisch funktionalisiert werden kann. 

Zudem soll untersucht werden, ob unter Verwendung von Na-Wasserglas aus Reisspelzen als nachhaltige Silica-Quelle gleichwertige Eigenschaften im Vergleich zur Nutzung von Tetraethylorthosilicat erzielt werden können. Aufgrund der höheren Inhomogenität und der Basizität von Na-Wasserglas erweist sich die Synthese herausfordernder. Die Herstellungskosten sind hingegen bei Na-Wasserglas geringer, was in Hinblick auf die Kommerzialisierung einen wesentlichen Vorteil darstellt. Die funktionellen Gruppen, welche zum Ionenaustausch benötigt werden, sollen durch Zugabe von Organosilanen in das System eingebracht werden.

Zur Analyse der hergestellten Materialien werden verschiedene Methoden verwendet. Stickstoff-Tieftemperatur-Adsorptions-Desorptions-Messungen werden zur Analyse der texturellen Parameter durchgeführt, während CHNS-Elementaranalyse und Thermogravimetrie zur Quantifizierung der Beladung mit funktionellen Gruppen dienen. Zur Bestimmung der Totalkapazität werden Titrationen und Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma eingesetzt.

 Christian Andres

Christian Andres

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 518
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97 36312

Thermoresponsive transdermale Applikationssysteme auf Basis mesoporöser Gläser

Themen Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten / Betreut durch M.Sc. Paul Manger

Transdermale Applikationssysteme (TDDS) ermöglichen eine zeitlich kontrollierte und personalisierte Verabreichung von Wirkstoffen. Dazu wird ein Trägermaterial auf die Haut eines Patienten aufgebracht, aus dem ein Medikament freigesetzt und vom Körper resorbiert wird. In der Arbeitsgruppe wird derzeit der Einsatz von porösen Glas-Membranen und -Fasern als ein entsprechendes Trägermaterial für den Aufbau eines TDDS untersucht. Zudem soll ein thermoresponsives Co-Polymer angebunden werden, um eine wärmekontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen zu ermöglichen.

Mögliche Aufgaben (und Analytik) im Zuge dieses Themas umfassen:

  • Herstellung und Charakterisierung von Alkaliborosilicatgläsern (ICP-OES, He-Pyknometrie)

  • Phasenseparation und Extraktion an Alkaliborosilicatgläsern zur Einführung eines porösen Systems (N2-Sorption, Hg-Intrusion, SEM)

  • Herstellung von flexiblen Glasmembranen oder Glasfasergeweben als Trägermaterial

  • Grafting und Charakterisierung von thermoresponsivem Co-Polymer an einer Glasoberfläche (FT-IR, 29Si-NMR, XPS, TG-DSC, DLS)

  • Messung der Beladungs- und Freisetzungskinetik in einem Modellsystem (LC-MS, ICP-OES)

Die Betreuung von Qualifizierungsarbeiten aller Art ist in englischer, sowie deutscher Sprache möglich.

zur Vergrößerungsansicht des Bildes: Schema zum Aufbau eines thermoresponsiven transdermalen Applikationssystems und angedeutete Wirkstoffspiegel in Abhängigkeit der Applikationsart. [Foto: P. Manger/Universität Leipzig]
Schema zum Aufbau eines thermoresponsiven transdermalen Applikationssystems und angedeutete Wirkstoffspiegel in Abhängigkeit der Applikationsart. [Foto: P. Manger/Universität Leipzig]
 Paul Manger

Paul Manger

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 518
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97 36312

Synthese von nachhaltigen, puzzolanischen Materialien als Zementersatzstoff

Themen Bachelor-, Vertiefungs- und Masterarbeiten / Betreut durch M.Sc. Vincent-Fabian Klett

Zement ist aufgrund seines Einsatzes, u.a. in Beton, einer der am meisten verbrauchte (und damit produzierte) Baustoff der Welt. Aufgrund der hohen Ressourcenverfügbarkeit der Ausgangsmaterialien zur Herstellung von unterschiedlichsten Zementen in allen Teilen der Erde ist das Bindemittel v.a. rein wirtschaftlich aus der Baustoffindustrie nicht wegzudenken. Gleichzeitig sorgt der Produktionsprozess mit den Ausgangsressourcen Kalkstein, Ton und Sand für einen Großteil der weltweiten Emissionen des Treibhausgases CO2. Im Rahmen der Dekarbonisierung der Zementindustrie soll untersucht werden, ob und wie effizient der CO2-emissionsintensive Klinker in Zement mit umweltfreundlicheren Zementersatzstoffen substituiert werden kann. Dazu sind geeignete puzzolanische Materialien notwendig, die über die puzzolanische Reaktion mit Wasser und Zementklinker, genau wie über das hydraulische Abbinden von Zement, festigkeitsbildende Calcium-Silikat-Hydrat-Phasen (C-S-H) bilden können. 

Der Einsatz von kalziniertem Ton (Tonminerale) in dieser Hinsicht gilt als vielversprechende Alternative zu bspw. dafür genutzten Flugaschen, deren Verfügbarkeit mit dem geplanten Kohleausstieg in Deutschland über die nächsten Jahrzehnte sinken wird. Der Herkunft des Tons aus Lagerstätten steht die Gewinnung aus mineralischem Gewässeraushub entgegen, mit dessen Verwendung man natürliche Ressourcen schonen und das Material selbst im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgesetzes verwerten kann.

Im Rahmen von Qualifizierungsarbeiten soll Sediment aus Staugewässern und Seen unter Berücksichtigung der räumlichen Heterogenität analysiert und klassiert werden um Vergleichbarkeit und Anwendungsmöglichkeiten der Fraktionen Kies, Sand und Feinfraktion als Rohstoffquelle abschätzen zu können. Die tonreiche Feinfraktion (< 63 µm) dieser Sedimente soll sowohl spezifisch analysiert als auch allgemein kalziniert werden, um die Eignung als Puzzolan zur Verwendung als Zementersatzstoff zu untersuchen. Die Entwicklung eines kontinuierlichen Brennverfahrens in einem Drehrohrofen und die Analyse der Brennprodukte stellt dabei den Kern des Vorhabens dar. 

 Vincent-Fabian Klett

Vincent-Fabian Klett

Wiss. Mitarbeiter

Chemische Reaktionstechnik
Technikum Analytikum
Linnéstraße 3, Raum 547
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97-36324

Das könnte Sie auch interessieren

Institut für Technische Chemie

mehr erfahren

Forschung

mehr erfahren

Publikationen

mehr erfahren