Masterstudium Technische Chemie Spezialisierungsblock Angewandte Physikalische und Analytische Chemie

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1 Masterstudium Technische Chemie Spezialisierungsblock Angewandte Physikalische und Analytische Chemie Erwin Rosenberg Institut für Chemische Technologien und Analytik TU Wien, Getreidemarkt 9/164 AC, 1060 Wien

2 Der Spezialisierungsblock Angewandte Physikalische und Analytische Chemie vermittelt vor allem physikalisch-chemische Grundlagen (inkl. Theoretische Chemie und Elektrochemie) und fundierte Kenntnisse zur Analytik (Charakterisierung) von Festkörpern (Volumen- und Oberflächenanalytik) und anderen Stoffen und Matrices. Absolventen dieser Spezialisierung werden aufgrund ihrer chemischen Kompetenz in die Lage versetzt, Materialien für unterschiedliche Anforderungen zu synthetisieren, zu charakterisieren und zu modifizieren und die hierfür notwendigen Methoden und Geräte zu entwickeln. Charakterisierung / Analytik / Theorie Synthese / Herstellung Eigenschaften / Anwendungen

3 Spezialisierungsblock (Wahlpflicht 37.0 ECTS) Angew. Physikalische und Analytische Chemie Physikalisch-chemische Grundlagen (6.0 ECTS) Kinetik und Katalyse (3.0 ECTS) Elektrochemische Energieumwandlung und Energiespeicherung (3.0 ECTS) Eigenschaften von Oberflächen und Festkörpern (6.0 ECTS) Chemie und Physik der Oberflächen und Grenzflächen (3.0 ECTS) Physikalische und Theoretische Festkörperchemie (3.0 ECTS) Spektroskopie und analytische Trennverfahren (6.0 ECTS) Schwingungsspektroskopie (3.0 ECTS) Analytische Trenn- und Koppelungstechniken (3.0 ECTS) Werkstoffanalytik (9.0 ECTS) Oberflächen- und Grenzflächenanalytik (3.0 ECTS) Kristallographie und Strukturaufklärung (3.0 ECTS) Analytik fester Stoffe (3.0 ECTS) Laborübungen (zur APAC; 10.0 ECTS) Physikalische Chemie und Analytik von Oberflächen und Nanomaterialien (LU 5.0 ECTS) Analytische Methoden und Trennverfahren (LU 5.0 ECTS)

4 Spezialisierungsblock Angew. Physikalische und Analytische Chemie Gebundene Wahl (37.0 ECTS) Empfohlene Module: Physikalische und Theoretische Chemie (6.0 ECTS) Elektrochemie (6.0 ECTS) Materialchemie (6.0 ECTS) Funktionelle Festkörper (6.0 ECTS) Massenspektrometrie (6.0 ECTS) Röntgenstrukturanalytik (6.0 ECTS) Umweltanalytik (6.0 ECTS) 2 Wahl-LUs ( ECTS)

5 Masterstudium Technische Chemie Spezialisierungsblock Angewandte Physikalische und Analytische Chemie Aktuelle Themen für Masterarbeiten (30.0 ECTS)

6 Phys. Chemie/Materialchemie: PdZn Legierungen als Katalysatoren für die H 2 -Erzeugung Geträgerte Nanopartikel: Pd/ZnO Pulverkatalysatoren durch nasschemische Synthese TEM ZnO Pd Modellsysteme: atomar dünne PdZn-Legierungen durch Aufdampfen von Zn auf Pd-Einkristalle; Charakterisierung auf atomarem Level In situ EXAFS Reaktionskinetik und in situ Spektroskopie PdZn CO PM-IRAS Pd(111) Pd(111) Einkristall Katalysatorstruktur passt sich dynamisch an Reaktionsbedingungen an (Legierungsbildung in situ) 1 (!) Atomlage 4 Atomlagen (C. Rameshan, G. Rupprechter et al., Angew. Chem. Int. Ed. 49 (2010) K. Föttinger, G. Rupprechter, Acc.Chem.Res. 47 (2014) )

7 Theoretische Festkörperchemie: Berechnung der elektronischen Struktur durch Lösung der Schrödingergleichung mit WIEN2k auf dem VSC-supercomputer Quantenmechanik selbstentwickeltes 56 schnellster Rechner der Welt Dichtefunktionaltheorie Programm mit 2400 Lizenzen cores - Theoretische Spektroskopie (NMR, IR, XAS) - Oberflächen, Photovoltaik, Katalyse - Chemische Bindung Ti L 2,3 XANES von SrTiO 3 lone-pair in Tl 4 Si 5 O 12 Pd (+CO) on Fe 3 O 4 surface

8 cathode anode Elektrochemie: Kinetik von Elektrodenreaktionen in SOECs (solid oxide electrolysis cells): Welche Materialien sind besonders gut und warum? O 2 O 2- =>½ O 2 + 2e - electrolyte cathode anode H 2 O 2- H 2 O LSC microelectrodes Ø200µm on YSZ measured at 400 C H H 2 O 2-2 O + 2e - => =>H H 2 O 2 + O 2- PLD = pulsed laser deposition => Dünnschicht-Modellelektroden Zs'' [Ohm cm²] Hz 1 Hz 1 Hz 100 Hz 0.1 Hz LSC 450 C deposited LSC 650 C deposited 0.1 Hz Zs' [Ohm cm²] Elektrochemische Messungen (Impedanzspektroskopie)

9 Elektrochemie & Analytik: Kinetik von Elektrodenreaktionen in SOECs (solid oxide electrolysis cells): Welche Materialien sind besonders gut und warum?

10 Analytische Chemie I: Bio- and Polymer Analysis MOLECULAR IMAGING MASS SPECTROMETRY TO DETERMINE THE LATERAL DISTRIBUTION OF MOLECULES IN LATEX WITHOUT LABELING Latex glove piece, inner surface Latex glove piece, outer surface

11 Analytische Chemie II: OMICS -Technologien und Molecular Imaging

12 Analytische Chemie III: Mid-IR Process Monitoring Ultraschall-unterstützter Mid-IR faseroptscher Sensor Quantifizierung von Zellen und Analyten in Lösung Analytik von Bioprozessen und Fermentationen Entwicklung eines Quantenkaskadenlaserbasierten QEPAS* Prototypen zur Messung von CS 2 -Spurengas unter Prozessbedingungen * QEPAS: Quartz-enhanced photo-acoustic spectroscopy

13 Analytische Chemie IV: Oberflächen- und Grenzflächenanalytik Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) Stickstoff-Verteilung in einer Knochenprobe Untersuchung folgender Proben / Matrices: Keramiken ( 18 O-Tracer-Diffusion in Keramiken für Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) Abbildende Molekül- und Elementanalytik von Bioproben Korrosion in Halbleitern Untersuchung der Diffusion mobiler Ionen in Halbleitern

14 Die Lösung physikalisch-chemischer und analytischer Aufgaben ist in unterschiedlichsten Branchen von enormer wirtschaftlicher und technischer Bedeutung, basierend auf einem fundierten theoretischen Verständnis! Damit stehen den Absolventen dieser Spezialisierung breite Betätigungsfelder in unterschiedlichsten Wirtschafts- und Wissenschaftsbereichen offen. Come in and find out! Synthese / Herstellung Charakterisierung/ Theorie Anwendungen