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Ausschreibender Bereich: IEK-3 - Techno-ökonomische Systemanalyse
Kennziffer: 2019M-118, Chemie

Masterarbeit: Cokatalyse von Aminen in der Guerbet-Reaktion

Beginn der Arbeit: flexibel

Hintergrund
Im Rahmen der Klimapolitik sind die Ziele der Bundesregierung, unter anderem den Energiebedarf und die resultierenden klimaschädlichen Emissionen in allen Sektoren zu reduzieren. Der Verkehrssektor ist mit 18% der drittgrößte Emittent für Treibhausgase. Um die CO2-Emissionen des Sektors bilanziell um 95% zu senken, sind CO2 basierende Kraftstoffe ein wesentlicher Bestandteil für den zukünftigen Mobilitätssektor. Im Rahmen des Power-to-Fuel (PtF) Konzepts wird daher nach atomeffizienten Syntheserouten gesucht, um die Kraftstoffe der Zukunft herstellen zu können. Diese Kraftstoffe sollen als Drop-In Variante für Benzin und Diesel verwendet werden und C-O Bindungen aufweisen, um die Partikelemission zu senken. Drop-In bedeutet, dass die höheren Alkohole (C4-C8) zuerst in Blends (0-100%) eingeführt werden, um Benzin und Diesel schrittweise vollständig zu ersetzen.

Im Rahmen des vom BMWi geförderten C3-Mobility Projekts sollen daher Syntheseouten entwickelt werden, um höhere Alkohole herzustellen. Besonderes Augenmerk liegt hier auf der Guerbet-Reaktion, in der mittels einer Aldolkondensation niedrige Alkohole in höhere überführt werden können. Jedoch sind aktuelle heterogene, wie homogene Katalysatoren performancebedingt weit von der industriellen Einsatzfähigkeit entfernt und eröffnen ein interessantes Feld an Forschungsmöglichkeiten.

Am „Institut für Energie- und Klimaforschung: Elektrochemische Verfahrenstechnik" (IEK-3) werden alternative Kraftstoffe wissenschaftlich auf unterschiedlichen Ebenen untersucht. Der Ansatz umschließt die marktwirtschaftliche Analyse von Einführungsstrategien, die verfahrenstechnische Analyse mit Prozesssimulationen, die Katalysator- und Reaktorentwicklung und die Analyse des Emissionsreduktionspotentials der synthetischen Kraftstoffe.

Aufgabenbeschreibung
Die Aminkatalyse für Aldolkondensationen wird in der synthetischen organischen Chemie mit großem Erfolg zur Senkung der Aktivierungsenergie für die Aldolkondensation angewendet. In der Guerbet-Reaktion stellt diese den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt dar. Daher sollen die Kenntnisse der elektronischen sowie sterischen Einflüsse der Enaminkatalyse auf die Guerbet-Reaktion übertragen werden, um das synthetische Potential von Aminen als Cokatalysatoren zu untersuchen.

  • Literaturrecherche zur Amin katalysierten Aldolkondensation
  • Auswahl, Synthese und Charakterisierung der entsprechenden Amine, sowie mit Aminen funktionalisierter heterogener Katalysatoren.
  • Durchführung von Experimenten zur Kinetik und katalytischen Aktivität

Anforderung

  • Gute Leistungen in Ihrem Studium der Chemie oder eines vergleichbaren Studiengangs.
  • Kenntnisse in der fortgeschrittenen organischen Synthese sowie fortgeschrittene Kenntnisse in der Katalyse oder Oberflächenchemie sind von Vorteil.
  • Erste Erfahrungen in den gängigen analytischen Methoden sind hilfreich.
  • Selbstständige und analytische Arbeitsweise.
  • Sehr gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift.

Unser Angebot

  • Eine hochmotivierte Arbeitsgruppe in einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa.
  • Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur.
  • Intensive Betreuung der Arbeit vor Ort.
  • Möglichkeit zur Mitarbeit am Kraftstoff der Zukunft.

Ansprechpartner
Johannes Häusler (M. Sc.)
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
IEK-3: Elektrochemische Verfahrenstechnik
Brenngaserzeugung und Systeme - Zukünftige Kraftstoffe
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

E-Mail: j.haeusler@fz-juelich.de
Tel.: 0 2461 61-5393
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/

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