Uddannelses- og Forskningsministeriet – FNU - The atomic level structure of layered double hydroxides

Project: Research

Project Details

Description

The frontier of materials science expanded by the discovery of graphene, single
sheets of carbon, and by now the field of two dimensional materials is rapidly
developing. Especially inorganic materials with transition metals attract attention
due to the combination of their unusually large surface area and new chemical
properties, which show great promise in catalysis, energy storage and remediation. However, we cannot explain these properties within the molecular framework due limited knowledge of their atomic level structure. Solid state NMR in combination with first principles calculations is poised to study these materials, but cannot be used on so-called paramagnetic systems due to the lack of a computational framework. We aim to develop a combined solid state NMR and first principles approach that facilitate the studies of paramagnetic 2D and hybrid materials using a series of chemically tailored 2D and conventional layered double hydroxides.

Layman's description

Siden opdagelsen af graphen i 2004 er antallet af kendte todimensionelle (2D)
materialer eksploderet. Disse materialer, der består af ultratynde lag kun få atomer tykke, har store potentielle anvendelsesmuligheder indenfor f.eks. katalyse, batterier, superkapacitorer og til selektiv fjernelse af miljøproblematiske stoffer. Især uorganiske 2D materialer, der indeholder overgangsmetaller som jern, nikkel og kobber, er lovende på grund af deres variable oxidationstrin og koordination. Vi kan endnu ikke forklare disse egenskaber på grund af manglende information om den atomare stuktur af disse komplekse og ofte ikke-krystallinske materialer. Faststof NMR spektroskopi i kombination med DFT-beregninger bliver med stor succes anvendt i materialevidenskab og er dermed en af de mest lovende metoder til studier af todimensionelle materialer. Men DFT-beregninger giver på nuværende tidspunkt ikke pålidelige resultater for paramagnetiske systemer, der indeholder uparrede elektroner. Projektet, der er inspireret af aktuelle udfordringer opstået under studier af lagdelte dobbelt hydroxider (LDH’er), kombinerer udvikling af ny teori til beregning af paramagnetiske NMR data og eksperimentel faststof NMR med avanceret syntese. Vi søger samtidig en forklaring på, hvorfor LDHer er effektive katalysatorer og energimaterialer. Projektet udføres i samarbejde med teoretiske og eksperimentelle forskningsgrupper i Finland, Frankrig og England.
StatusActive
Effective start/end date01/11/201731/12/2022