Ontwikkeling en toepassing van high-throughput en geminiaturiseerde adsorptietechnieken voor de studie van nieuwe principes voor moleculaire scheiding.

1. Situering van het onderzoek Hoge doorvoer experimentele technieken werden de voorbije jaren op steeds intensere wijze gebruikt in het onderzoek naar heterogene katalyse [1-3]. Ondanks het bestaan van een rechtstreekse relatie tussen adsorptie van de moleculen die deelnemen aan de reactie op het oppervlak of in de poriën van de heterogene katalysator en de katalytische omzetting, werden nauwelijks inspanningen geleverd om hoge doorvoer technieken aan te wenden voor de studie van adsorptie-effecten in heterogene katalyse. Een goede kennis van multicomponent adsorptie-evenwichten is van groot belang in de studie van zeolietkatalyse en -scheiding. De experimentele bepaling van multi-component adsorptie-evenwichten is echter zeer arbeidsintensief en tijdrovend, wat het gebrek aan experimentele gegevens in de literatuur verklaart. 2. Doel van het onderzoek In dit onderzoek worden hoge doorvoer experimentele technieken ontwikkeld en gebruikt om adsorptie-effecten in kaart te brengen. Deze aanpak heeft tijdens de voorbije onderzoeksmandaten geleid tot de ontdekking van verscheidene nieuwe principes voor moleculaire scheiding [4-6]. Bijzondere aandacht wordt besteed aan adsorptiefenomenen bij hoge graad van porievulling in microporeuze materialen. De stapeling van moleculen in zulke condities impliceert belangrijke entropische effecten, die resulteren in selectiviteitseffecten die afwijken of zelfs geheel tegengesteld zijn aan de klassieke selectiviteitspatronen. Multicomponent adsorptie van mengsels van alkanen, alkenen, aromaten, alcoholen, etc. zal met behulp van gerobotiseerde batch adsorptiemetingen en hoge doorvoer frontale analyse opgemeten worden. De invloed van moleculaire en adsorbent gerelateerde parameters op het adsorptie-evenwicht zal bepaald worden. Het onderzoek naar microporeuze materialen wordt uitgebreid van zeolieten naar een nieuwe klasse van microporeuze materialen, de metaal organische roosters (Metallo Organic Frameworks, MOF). Via statistische analyse van de dataset zal nagegaan worden welke relaties er bestaan tussen waargenomen adsorptie-eigenschappen en de systeemeigenschappen. Hiertoe zullen descriptoren voor zowel de adsorberende moleculen als het adsorbent gedefinieerd worden. Op basis van zulke descriptoren zal getracht worden om veralgemeende modellen te ontwikkelen, die toelaten om adsorptie-eigenschappen te voorspellen. Naast deze statistische analyse, zal met behulp van moleculaire simulaties getracht worden om inzicht te verwerven in pakkings-geïnduceerde selectiviteitseffecten. Een verdere uitdieping van het onderzoek spitst zich toe op de relatie tussen pakkings-geïnduceerde evenwichtseffecten en transportverschijnselen in de microporiën van het adsorbent.