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Messungen von vulkanischen Schwefel- und Kohlenstoffemissionen mit hoher Zeitauflösung

Dies ist ein Antrag auf Reisekosten für eine Reise von Deutschland nach Argentinien zum Besuch der Vulkane Copahue and Peteroa, dort planen wir zusammen mit Forschern aus Argentinien in-situ Messungen von vulkanischem SO2 mit einem neuartigen Instrument. In Kombination mit in-situ CO2 Messungen erwarten wir einen Datensatz von CO2/SO2 Verhältnissen mit bisher unerreichter Genauigkeit und Zeitauflösung.Obwohl Fernerkundungsmessungen von SO2 sich mittlerweile in der Vulkanologie weit verbreitet haben, stellen bodengebundene und Flugzeug-getragene in-situ-Messungen immer noch eine wichtige Quelle ergänzender Information dar. Heutzutage werden in-situ Messungen von SO2 häufig mittels elektrochemischer Sensoren vorgenommen, diese weisen allerdings eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere (1) relativ lange Ansprechzeiten (ca. 20 s und mehr), (2) Interferenzen durch eine Reihe anderer reaktiver Gase, die sich in Vulkanfahnen finden (und die schwer zu quantifizieren bzw. unbekannt sind), (3) Die Notwendigkeit häufiger Kalibration. Wir lösen diese Probleme mit einem neuentwickelten, optischen in-situ SO2-Sensor Prototypen, der nach dem Prinzip der nicht-dispersiven UV-Absorption arbeitet (PITSA, Portable in-situ Sulfurdioxide Analyser). Die preisgünstige Anwendung des Prinzips für SO2 - Messungen wurde durch die Entwicklung von UV-LEDs ermöglicht. Die Probenluft wird durch eine Glasröhre gesaugt und dort der kollimierten Strahlung einer UV-LED (ca. 290nm) ausgesetzt, in diesem Wellenlängenbereich absorbiert (von den relevanten Vulkangasen) praktisch nur SO2. Daher ist die Abschwächung der Strahlungsintensität nach Durchgang durch die Messzelle ein Mass für den SO2-Gehalt der Messluft. Das PITSA Instrument wird mit einem kommerziellen CO2 Sensor kombiniert, damit werden SO2 und CO2 Messungen mit 0.1 ppm bzw. 1 ppm Genauigkeit möglich. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten in der Vulkanologie.

Vorversuche zur elektrochemischen in-situ-Sanierung einer Schwermetallkontamination

Membranelektrolytische Regenerierung von metallabtragenden sauren Loesungen

Photoelektrochemische Untersuchungen an amorphen Halbleitern

Verwendet man halbleitende Materialien als Elektroden in elektrochemischen Zellen, so beobachtet man, dass bei Belichtung - also auch bei Sonneneinstrahlung - Photostroeme auftreten. Die so in Elektroenergie umgewandelte Strahlungsenergie kann direkt oder zur Wasserzersetzung, das heisst zur Wasserstofferzeugung, verwendet werden. Der geschilderte Funktionsablauf ist experimentell in den verschiedenen Stufen wenig untersucht. Zunaechst sollen moeglichst billige Halbleitermaterialien als Elektroden praepariert in elektrochemischen Solarzellen eingesetzt werden. Mit amorphen Halbleitern sollten kostenguenstige Anlagen erstellbar sein. Das Elektrodenmaterial selbst darf bei den auftretenden Photopotentialen nicht zersetzt werden.

Flüssigkeitschromatographie mit Triplequadrupol-Massenspektrometer

Die Arbeitsgruppen Anorganische Chemie (Prof. Lang), Koordinationschemie (Prof. Mehring), Chemische Technologie (Prof. Stöwe) an der Technischen Universität Chemnitz haben sich zu einem Interessenverbund zum Thema nachhaltige Wasserwirtschaft zusammengefunden und mit dem regionalen führenden kommunalen Energieversorger dieses Interesse abgestimmt. Ziele sind die Entwicklung von neuen Abwasseraufbereitungsmethoden zur Entfernung von Mikroverunreinigungen wie Endokrin Disruptiven Verbindungen (EDCs), Pestiziden und Pharmazeutika aus kommunalen Abwässern über unterschiedliche Methoden, wie z.B. photokatalytischen Abbau oder elektrochemische Fällung. Zur Spuren- und Ultraspurenanalytik der Schadstoffe in wässrigen Medien, der Aufklärung von Abbauprodukten und -mechanismen dieser Verbindungen wird eine flüssigkeitschromatographische Trennmethode auf der Basis einer UHPLC mit angekoppelter Triple-Quadrupol-Massenspektrometrie benötigt. Weiterhin soll das System in Kooperation mit weiteren Gruppen (Prof. Kataev) zur Analytik der Produktverteilung in supramolekularen und katalytischen Reaktionen, Reinheitsbestimmung sowie kinetische und mechanistische Untersuchungen zum Reaktionsablauf von organischen Produktkomponenten eingesetzt werden.

Chemie-Labothek in den Bergischen Science Labs

Schülerinnen und Schüler kommen in Begleitung von Lehrkräften zu halbtägigen Veranstaltungen an die Uni und führen unter Leitung einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin und Betreuung durch Studierende an den Unterricht anknüpfende Experimente aus der chemiedidaktischen Forschung in Wuppertal durch. Sie werten sie mithilfe der Betreuer aus und präsentieren sie dem Kurs. Die Inhalte werden jeweils im Voraus zwischen Mitarbeitern der Chemiedidaktik und den Lehrkräften so abgestimmt, dass sie an die Kursthemen der Sekundarstufe II anknüpfen (Beispiele: Elektrochemie, Farbstoffe, Kunststoffe, chemisches Gleich­gewicht, Ozonproblematik) und an highlights aus Wissenschaft und Technik heranführen. Im Rahmen dieser Veranstaltungen werden den Schüler/-innen Informationen zur Berufsorientierung gegeben. Die Veranstaltungen dienen aus Sicht der Studierenden der fachdidaktischen Kompetenzerweiterung und aus Sicht der Chemiedidaktik der empirischen Erforschung alternativer Methoden (Stichwort: Microteaching) und innovativer Inhalte (Stichworte: Nachhaltigkeit, Photochemie).

Elektrochemie von in inerten Matrices immobilisierten Metallionen

Mit Hilfe elektrochemischer Messungen wird der Zustand von elektrochemisch aktiven Metallionen in inerten Matrices untersucht. Dabei ergeben sich Informationen zu umweltchemisch relevanten Eigenschaften. Als Modellsystem wurden Blei-, Silber-, Kupfer- und Manganionen in Magnesiumhydroxid gewaehlt. Als Untersuchungsmethode wird hauptsaechlich Abrasive Stripping Voltammetry angewendet.

Redox-Eigenschaften und Struktur von Fe-Corg-Phasen: Einfluss auf die mikrobielle Fe(III) Reduktion mit Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf

An Redox-Grenzflächen in Gewässern kann Eisen (Fe) zusammen mit natürlichem organischen Material (NOM) und anderen Ionen ausgefällt werden und gering-kristalline Minerale bilden, die den organischen Kohlenstoff vor der mikrobiellen Oxidation zu in Kohlendioxid (CO2) schützen. Während dieser Schutzmechanismus für den Klimawandel von Bedeutung ist, sind die Auswirkungen von NOM auf die Redoxeigenschaften von mitgefällten Fe-Phasen unbekannt. Wenig-kristalline Fe(III) (oxyhydr)oxide, die mit NOM assoziiert sind, können veränderte Redoxeigenschaften aufweisen, da NOM die Speziation und die Koordinationsumgebung von Fe beeinflusst. Es bleibt unklar, ob es eine Beziehung zwischen den Eigenschaften von Kopräzipitaten auf atomarer Ebene und dem Ausmaß und der Geschwindigkeit ihrer Redoxreaktionen gibt. Da die mikrobielle Reduktion von Fe Mineralen die Bildung von CO2 in anoxischen Umgebungen beeinflusst, könnten erhöhte reduktive Auflösungsraten von Kopräzipitaten dem Kohlenstoffschutz entgegenwirken. Die zentralen Hypothesen dieses Projekts sind, dass 1a) NOM, das zahlreiche Liganden enthält, die Kristallinität von Fe(III)-NOM-Copräzipitaten im Vergleich zu anderen metastabilen Fe(III) (oxyhydr)oxiden verringert, 1b.) Sekundäre Ionen, wie sie in Habitaten mit höherer Ionenstärke auftreten, behindern den Einbau von OM in Fe(III)-NOM-Copräzipitate, was zu kristallineren und geordneteren Phasen im Vergleich zu Copräzipitaten führt, die in Umgebungen mit niedriger Ionenstärke gebildet werden, 2.) Fe(III)-NOM-Copräzipitate weisen einen hohen EH-Wert im Vergleich zu "reinen" Fe(III) (oxyhydr)oxid Mineralen auf, 3. ) abiotische und mikrobielle Transformationen von Fe(III)-NOM-Copräzipitaten unterscheiden sich in ihren Umwandlungswegen und Produkten von reinen Fe(III) (oxyhydr)oxid Mineralen, und 4.) die mikrobielle Reduktion von Fe(III)-NOM-Copräzipitaten erhöht die CO2-Freisetzung aus anoxischen Böden im Vergleich zu Ferrihydrit in Anwesenheit äquivalenter Mengen von NOM oder in NOM-freien Kontrollen. Moessbauer- und Synchrotron-Spektroskopie wird eingesetzt, um die strukturellen Eigenschaften von Kopräzipitaten zu untersuchen und sie mit elektrochemisch gemessenen Redox-Eigenschaften zu verknüpfen. Darüber hinaus werden elektrochemische und biologische Reduktionsexperimente eingesetzt, um die strukturellen Eigenschaften von Kopräzipitaten mit ihren abiotischen bzw. biologischen Redoxreaktivitäten zu verknüpfen. Die Forschungsarbeiten werden an der Universität Tübingen in der Arbeitsgruppe Geomikrobiologie unter der Leitung von Prof. Andreas Kappler durchgeführt, da Prof. Kappler über Expertise in der Fe-Biogeochemie und Mineralogie verfügt und die Universität Tübingen modernste Laboreinrichtungen Möglichkeiten bietet. Darüber hinaus wird durch die Nachwuchsgruppenleiterin Dr. Prachi Joshi und Zusammenarbeit mit Prof. Stefan Haderlein, beide ebenfalls in Tübingen, Expertise in Umweltredoxchemie und Elektrochemie angeboten.

Elektrochemie von anorganischen polymeren Cyaniden

Ziel des Projektes ist die Untersuchung der Elektrochemie fester polymerer anorganischer Cyanide, z.B. des Berliner Blaus und analoger Verbindungen. Dabei wird insbesondere die Interkalation von Metallionen waehrend der Elektrochemie studiert. Die Untersuchungen versprechen Informationen zum Ablauf festkoerperelektrochemischer Reaktionen und chemischer Reaktionen, die damit gekoppelt sind.

Neue ionenselektive Elektroden

Im Projekt werden neuartige ionenselektive Elektroden auf der Basis von Kompositmaterialien entwickelt. Erstes Ergebnis ist ein pH-Sensor, der ohne vorherige Kalibrierung eingesetzt werden kann und sich durch grosse mechanische Stabilitaet auszeichnet.

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