Verbundprojekt
SPP 1191 TP - Ionische Flüssigkeiten - Teilprojekt: Interfaces between ionic liquids and low temperature plasmas - A novel type of fluid/fluid interface
Geldgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Laufzeit: 2010-2013
URL: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/29487753
Ausführliche Beschreibung:
Forschungsbereich:
Im Schwerpunktprogramm arbeiten Forschungsgruppen mit belegbarer Expertise in der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit ionischen Flüssigkeiten zusammen, um Projekte zum grundlegenden Verständnis der speziellen Eigenschaften dieser Stoffklasse voranzutreiben. Die geförderten Ansätze zielen unverkennbar darauf ab, die Natur der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Ionen einer ionischen Flüssigkeit einerseits und der ionischen Flüssigkeit mit gelösten Stoffen oder Festkörpergrenzflächen andererseits zu erforschen.
Die Arbeiten im Schwerpunktprogramm konzentrieren sich auf folgende drei Themenbereiche:
(1) Strukturbildung, Ordnungsgrad und Dynamik ionischer Flüssigkeiten,
(2) Wechselwirkungen ionischer Flüssigkeiten mit gelösten Stoffen oder Grenzflächen,
(3) neuartige Strukturen zur Bildung ionischer Flüssigkeiten.
Diese Arbeiten sollen zu experimentell validierten Modellen führen, die zur Strukturoptimierung ionischer Flüssigkeiten im Hinblick auf vorgegebene oder angestrebte Eigenschaftsprofile verwendet werden können.
Als Methoden zur Untersuchung der Wechselwirkungen ionischer Flüssigkeiten mit gelösten Stoffen oder Grenzflächen werden direkte Methoden wie quantenmechanische Berechnungen, kraftfeldbasierte Simulationsrechnungen, Rastersondentechniken oder spektroskopische Arbeitstechniken wie indirekte Methoden gleichermaßen eingesetzt. Letztere schließen thermodynamische Untersuchungen an Stoffsystemen mit ionischen Flüssigkeiten und kinetische Untersuchungen an reaktiven Systemen ein, wenn diese geeignet sind, in erheblichem Maße Rückschlüsse auf strukturbildende Effekte und spezifische Wechselwirkungen zu liefern.
Kein Bestandteil des Schwerpunktprogramms sind stark anwendungsorientierte Forschungsansätze zur Verwendung ionischer Flüssigkeiten in elektrochemischen, analytischen, synthetischen, katalytischen, mechanischen und trenntechnischen Anwendungen sowie rein explorative Arbeiten, in denen ionische Flüssigkeiten als Ersatz für herkömmliche Lösungsmittel mit dem Ziel getestet werden, bestimmte praktisch-relevante Nachteile zu umgehen. Ferner sind solche Untersuchungen explizit nicht Teil des Programms, die ausschließlich darauf abzielen, unter Anwendung etablierter Methoden Stoffdaten zu generieren.
Teilprojekt:
Ionic liquids form a highly interesting group of solvents for electrochemical processes - mainly due to the combination of their high electrical conductivity, their electrochemical stability and their ability to dissolve a wide range of compounds. In addition, the large variety of ionic liquids offers the prospect of tailor-made solutions for different electrochemical applications. The crucial element of most electrochemical processes is the interface between the electrolyte (the ionic liquid) and an electron-conducting electrode material (usually a metal). The properties of the interface (morphology, double layer structure and capacity, electrode kinetics) are usually decisive for the results of the process. In our project we propose to explore and study systematically the interface between ionic liquids and low temperature plasmas (gas discharges) as a new system both in the chemistry of ionic liquids and in electrochemistry. In line with this general aim we plan to investigate and to understand this specific fluid/fluid interface both from the thermodynamic and the kinetic point of view. The cathodic metal deposition at the ionic liquid/plasma interface will be studied as a model process in order to probe the interfacial properties as a function of the parameters determined by the ionic liquid and the neighbouring plasma. The characteristics of the metal deposition at the free interface of the ionic liquid towards the plasma will be compared with the characteristics of conventional cathodic deposition at solid electrodes and less conventional deposition at liquid/liquid interfaces.
Forschungsbereich:
Im Schwerpunktprogramm arbeiten Forschungsgruppen mit belegbarer Expertise in der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit ionischen Flüssigkeiten zusammen, um Projekte zum grundlegenden Verständnis der speziellen Eigenschaften dieser Stoffklasse voranzutreiben. Die geförderten Ansätze zielen unverkennbar darauf ab, die Natur der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Ionen einer ionischen Flüssigkeit einerseits und der ionischen Flüssigkeit mit gelösten Stoffen oder Festkörpergrenzflächen andererseits zu erforschen.
Die Arbeiten im Schwerpunktprogramm konzentrieren sich auf folgende drei Themenbereiche:
(1) Strukturbildung, Ordnungsgrad und Dynamik ionischer Flüssigkeiten,
(2) Wechselwirkungen ionischer Flüssigkeiten mit gelösten Stoffen oder Grenzflächen,
(3) neuartige Strukturen zur Bildung ionischer Flüssigkeiten.
Diese Arbeiten sollen zu experimentell validierten Modellen führen, die zur Strukturoptimierung ionischer Flüssigkeiten im Hinblick auf vorgegebene oder angestrebte Eigenschaftsprofile verwendet werden können.
Als Methoden zur Untersuchung der Wechselwirkungen ionischer Flüssigkeiten mit gelösten Stoffen oder Grenzflächen werden direkte Methoden wie quantenmechanische Berechnungen, kraftfeldbasierte Simulationsrechnungen, Rastersondentechniken oder spektroskopische Arbeitstechniken wie indirekte Methoden gleichermaßen eingesetzt. Letztere schließen thermodynamische Untersuchungen an Stoffsystemen mit ionischen Flüssigkeiten und kinetische Untersuchungen an reaktiven Systemen ein, wenn diese geeignet sind, in erheblichem Maße Rückschlüsse auf strukturbildende Effekte und spezifische Wechselwirkungen zu liefern.
Kein Bestandteil des Schwerpunktprogramms sind stark anwendungsorientierte Forschungsansätze zur Verwendung ionischer Flüssigkeiten in elektrochemischen, analytischen, synthetischen, katalytischen, mechanischen und trenntechnischen Anwendungen sowie rein explorative Arbeiten, in denen ionische Flüssigkeiten als Ersatz für herkömmliche Lösungsmittel mit dem Ziel getestet werden, bestimmte praktisch-relevante Nachteile zu umgehen. Ferner sind solche Untersuchungen explizit nicht Teil des Programms, die ausschließlich darauf abzielen, unter Anwendung etablierter Methoden Stoffdaten zu generieren.
Teilprojekt:
Ionic liquids form a highly interesting group of solvents for electrochemical processes - mainly due to the combination of their high electrical conductivity, their electrochemical stability and their ability to dissolve a wide range of compounds. In addition, the large variety of ionic liquids offers the prospect of tailor-made solutions for different electrochemical applications. The crucial element of most electrochemical processes is the interface between the electrolyte (the ionic liquid) and an electron-conducting electrode material (usually a metal). The properties of the interface (morphology, double layer structure and capacity, electrode kinetics) are usually decisive for the results of the process. In our project we propose to explore and study systematically the interface between ionic liquids and low temperature plasmas (gas discharges) as a new system both in the chemistry of ionic liquids and in electrochemistry. In line with this general aim we plan to investigate and to understand this specific fluid/fluid interface both from the thermodynamic and the kinetic point of view. The cathodic metal deposition at the ionic liquid/plasma interface will be studied as a model process in order to probe the interfacial properties as a function of the parameters determined by the ionic liquid and the neighbouring plasma. The characteristics of the metal deposition at the free interface of the ionic liquid towards the plasma will be compared with the characteristics of conventional cathodic deposition at solid electrodes and less conventional deposition at liquid/liquid interfaces.
Koordinierende Einrichtung
- Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Kooperationspartner mit Förderung
2 von 6
- Humboldt Universität Berlin
- Justus-Liebig-Universität Gießen
- Karlsruher Institut für Technologie
- Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
- Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion
