Stimuli responsive hybrid microgels functionalized with metal nanoparticles

• Stimuli-responsive Hybrid Mikrogele funktionalisiert mit Metall-Nanopartikeln

Palchyk, Volodymyr; Pich, Andrij (Thesis advisor); Rueping, Magnus (Thesis advisor)

Aachen (2016)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2016

Kurzfassung

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Synthese und der (direkten oder indirekten) Modifikation von Mikrogelen, welche als Container für Metallionen oder Metallnanopartikel eingesetzt werden können. Der erste Teil diese Arbeit fokussiert sich auf eine Synthese von neuen Kolloidreaktoren für katalytische Reaktionen. Die Herausforderung hier war eine Kombination der Vorteile von homogenen und heterogenen Katalysatoren und eine Synthese von Hybridmikrogelen mit vorgeschriebenen Eigenschaften. Dafür ist ein Einsatz von thermoresponsiven, mit Metallnanopartikeln beladenen Hybridmikrogelen erforderlich. Bei der Reaktionstemperatur sind Hybridmikrogele gut dispergiert, gequollen im Lösungsmittel und haben daher eine große Oberfläche. Jedes katalytisch aktive Zentrum ist offen und zugänglich für die Edukte (Vorteile einer homogenen Katalyse). Nach einer katalytischen Reaktion soll der Katalysator leicht aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden können (Vorteile einer heterogenen Katalyse). Das ist durch den Einsatz von Mikrogelen mit CAT (critical aggregation temperature) Eigenschaften möglich. Nach dem Reaktionsablauf und einer Abkühlung des Reaktionsgemisches können aggregierte Hybridmikrogele leicht durch eine Dekantation wiedergewonnen werden. Die mit Metallkomplexen oder Metallnanopartikel beladene Hybridmikrogele haben eine hohe katalytische Aktivität gezeigt und können mehrfach wiederverwendet werden. Der zweite Teil der Arbeit fokussiert sich auf die Synthese der leitfähigen Tinten, die auf wässrigen Dispersionen von leitfähigen Hybridmikrogelen basieren. Diese können für eine Produktion von smarten Textilien eingesetzt werden. In dieser Arbeit war es möglich, eine ununterbrochene Verbindung zwischen elektrischen Komponenten oder eine hoch flexible Schaltung für verschiedene Anwendungen zu erstellen. Der Einsatz einer Kombination der Flexibilität der Mikrogele und der Leitfähigkeit der Metallnanopartikel kann die Kosten für eine Produktion rasant reduzieren und den Tragekomfort von funktionalen Textilien erhöhen. Die Leitfähigkeit der mit Silbernanopartikeln beladenen Mikrogele ist nahe der Leitfähigkeit von reinem Silber. Dank guter mechanischer Eigenschaften können die Hybridfilme bis zu 5000 mal ohne Einfluss auf die Leitfähigkeit gebogen werden.