Forschungs­schwerpunkte des Arbeitskreises Kaskel

Materialien für die Energiewende

Nachhaltige Energieversorgung und Speicherung gehört zu den wichtigsten Herausforderungen des 21sten Jahrhunderts. Nanostrukturierte und poröse Funktionsmaterialien spielen eine Schlüsselrolle für stationäre und mobile Speicherung chemischer und elektrischer Energie. Der wachsende Anteil an erneuerbarer und damit zeitlich fluktuierender Energie verlangt die Entwicklung neuartiger Technologien für die Bereiche

• Energiespeicherung (Batterien, Superkondensatoren, Gasspeicherung, Wärmespeicher)
• Energieumwandlung (Katalysatoren, Elektrokatalysatoren, Brennstoffzellen)
• Energiesammelsysteme (Solarzellen)

Die Kaskel-Gruppe fokussiert sich auf neuartige Funktionsmaterialien für die Energiespeicherung und Konversion:

a) Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs)
b) Nanoporöse Kohlenstoffmaterialien
c) Perowskit-Solarzellen

Materialien für Umwelttechnologien

Saubere Luft und Wasser, insbesondere in Großstädten, benötigen neuartige Materialien für Umweltkatalyse, Wasseraufbereitung und gesundheitsschützende Filtersysteme gegen toxische Industriechemikalien. Die weltweit ansteigende Umweltverschmutzung, Treibhausgasemissionen sowie die Verknappung der Wasserressourcen verlangen die Entwicklung innovativer Technologien und Materialien für

• Umweltkatalyse
• Den katalytischen Abbau toxischer Chemikalien
• Umwandlung von CO2 in Wertprodukte der chemischen Industrie
• Filtermaterialien für Wasser- und Luftreinigung
• Wasserreinigungssysteme
• Adsorption von pharmakologischen Wirkstoffen im Wasser

Das Team fokussiert sich auf die Entwicklung nanostrukturierter Katalysatoren und Adsorbentien für Umwelttechnologien:

a) Oxid-Katalysatoren / Nanopartikel
b) Metallische Nanopartikel und geträgerte Katalysatoren
c) Poröse Filtermaterialien

Lichtmanagement und Oberflächentechnologien

Das Design und Generierung nanostruktuierter Oberflächen ist essentiell für Lichtmanagement in modernen Beleuchtungsapplikationen und bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie (Solarzellen), aber auch wichtig für Sensorik und intelligente Oberflächen.
Nanopartikelbeschichtungen und Oberflächenfunktionalisierungen ermöglichen Kompositbeschichtungen und die Polymerintegration anorganischer Nanomaterialien. Lichtmanagement und Responsivität funktioneller Oberflächen ist eine Basistechnologie in unterschiedlichen Anwendungsfeldern

• Optoelektronische Anwendungen
• Organische Leuchtdioden (OLEDs)
• Solarzellen
• Chemische Sensoren

Das Team fokussiert sich auf die Entwicklung nanostrukturierter Oberflächen mit einstellbaren optischen und elektronischen Eigenschaften:

a) Präkursorentwicklung
b) Neue optoelektronische Materialien
c) Nanostrukturierte Oberflächen

Industrielle Anorganische Chemie

Die Produktion anorganischer Rohstoffe und Intermediate ist ein wichtiger Industriezweig. Über 80 % aller großtechnisch erzeugten Chemikalien werden über katalytische Prozesse erzeugt. Die Verbesserung der Katalysatoreffektivität (Aktivität, Selektivität) kann zu erheblichen ökonomischen Vorteilen für die Produzenten führen. Produkte für Endanwender und Feinchemikalienhersteller profitieren von neuartigen Formulierungen, verbesserten Produktionsprozessen, der verbesserten Qualität ihrer Produkte, oder neuartigen Leistungsmerkmalen.
In enger Zusammenarbeit mit industriellen Partnern entwickeln wir

• Katalysatoren für industrielle Prozesse
• Trennverfahren
• Industrielle Herstellungsprozesse für Materialien, Partikel und Beschichtungen
• Prozesse für Feinchemikalien

Das Team fokussiert sich auf die Bereich:

a) Katalytische industrielle Verfahren
b) Industrielle Trenn/Reinigungsprozesse
c) Industrielle Produktion anorganischer Materialien und Chemikalien
d) Feinchemikalien