Chemie und Prozesstechnik
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Reducing the size of upconversion nanoparticles (UCNPs) down to a few nm yields luminescent materials containing a very small number of emitters.
Considering the bottom limit of one activator per particle ultrasmall UCNPs offer an unprecedented platform to study the contributions of the energy transfers at play in upconversion luminescence. Maintaining detectable emission despite the limited number of emitting ions and the high surface-to-volume ratio requires suitable particle architectures.
Na(Gd-Yb)F4:Tm3+ emissive sub-3 nm diameter 𝜷-phase UCNPs are prepared using a gadolinium-rich composition in situ mixing of the precursors and a microwave high-temperature cycling sequence allowing precise control of the particle size and dispersity. These cores are coated with a NaGdF4 inert shell to minimize the deleterious influence of surface quenching (SQ).
Time-resolved luminescence measurements combining standard NIR excitation of the Yb3+ sensitizer and direct UV excitation of the Tm3+ activator are performed to quantify cross relaxation and surface quenching processes.
The fine tuning of the number of activators per particle via an optimized synthesis pathway along with the use of an appropriate excitation scheme enabled to provide an accurate analysis of the different mechanisms at play in these model nanoparticles and to characterize the structure of the core-shell architecture.
Der Arbeitsschwerpunkt „Sauerstoff“ des Fachbereichs 2.1 ist v.a. durch seine wissenschaftlich-technischen Tätigkeiten und seine Einnahmen aus Dienstleistungsvorgängen geprägt und bekannt. Die Durchführung standardisierter und nichtstandardisierter Prüfungen zur Untersuchung der Eignung nichtmetallischer Materialien sowie die Prüfung auf Ausbrennsicherheit von Armaturen und Anlagenteilen für den Einsatz in Sauerstoff stellen einen Großteil der Tätigkeiten und Arbeiten dar. Weit weniger bekannt sind die Forschungsaktivitäten des Arbeitsschwerpunkts, von denen drei Beispiele in diesem Vortrag kurz vorgestellt werden:
Die in Normen für Druckstoßprüfungen festgelegte Sauerstofftemperatur beträgt bei den nichtmetallischen Materialien 60 °C, bei den Armaturen aber 65 °C. Seit mehr als zwei Jahren werden nunmehr systematische Untersuchungen durchgeführt, ob dieser Temperaturunterschied zu signifikanten Unterschieden bei den Prüfergebnissen der nichtmetallischen Materialien führt. Ziel ist es, einerseits den Prüfaufwand zu optimieren und andererseits die entsprechenden Normen zu harmonisieren.
Es ist bekannt, dass Bearbeitungsverfahren, Probenvorbereitung und Vorkonditionierung einen Einfluss auf die Eignung nichtmetallischer Materialien für den Einsatz in Sauerstoff haben können. Anhand einer Charge eines Referenzmaterials werden diese möglichen Einflussfaktoren in Kooperation mit industriellen Partnern systematisch untersucht. Ziel hierbei ist es, unterschiedliche Prüfergebnisse einer Materialcharge zu erklären, die kritischsten Prüfbedingungen herauszufinden und Möglichkeiten der Übertragbarkeit von Prüfergebnissen auszuloten.
Wasserstoff gilt als zukunftsweisender Energieträger, der bei der Elektrolyse von Wasser anfallende Sauerstoff soll dabei ebenfalls genutzt werden. Die Anforderungen an die eingesetzten Materialien (Kombination aus niedrigem Druck, hohem Wasserdampfanteil im Sauerstoff und hoher Temperatur) führen dazu, dass bestehende und bewährte Prüfeinrichtungen modifiziert werden müssen. Im Rahmen BAM-interner Forschungsvorhaben und mit Unterstützung industrieller Partner wurde damit begonnen, die Zündtemperaturbestimmung sowie die Untersuchung des Alterungsverhaltens nichtmetallischer Materialien in Wasserdampf-gesättigtem Sauerstoff zu untersuchen
L-Lactide (LA) was polymerized with neat tin(II) 2-ethylhexanoate (SnOct2) in toluene at 115 °C at low concentration with variation of the LA/Cat ratio. Cyclic polylactides (cPLAs) with number average molecular weights (Mn) between 7 000 and 17 000 were obtained. MALDI-TOF mass spectrometry also revealed the formation of a few percent of linear chains. Crystalline cPLAs with Mn around 9 000 and 14 000 were annealed at 140 °C in the presence of ScOct2 or dibutyl-2-stanna-1,3-dithiolane (DSTL). Simultaneously, crystallites of extended linear chains and crystallites of extended cycles were formed regardless of the catalyst, indicating that transesterification reaction proceeded different for linear chains and for cycles, governed by thermodynamic control. The formation of extended chain crystallites with low dispersity indicates the existence of symproportionation of short and long chains. A complementary experiment was carried out with a PLA ethyl ester composed mainly of linear chains with a small fraction of cycles
The DACHS (Database for Automation, Characterization and Holistic Synthesis) project aims to create completely traceable experimental data, covering syntheses, measurements, analyses, and interpretations. DACHS_MOFs focuses on the synthesis and characterisation of metal-organic frameworks, across multiple, automation-assisted experimental series (AutoMOFs), with the overall goal of producing reproducible MOF samples through tracking of the synthesis parameters.
DACHS_MOFs is simultaneously used to test the DACHS principles.
This upload contain synthesis data from AutoMOFs_2 in HDF5 format (.h5). Each .h5 file contains detailed information on the chemical, experimenal, and synthesis parameters used during the synthesis of a single AutoMOF sample.
Nichtelektrischer Explosionsschutz - Grundlagen und Maßnahmen zum nichtelektrischen Explosionsschutz
(2024)
Bei Geräten und Maschinen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen gemäß 2014/34/EU muss in der europäischen Union eine Zündgefahrenbewertung durchgeführt werden. Dabei müssen unter anderem die Gefahren von nichtelektrischen Zündquellen betrachtet werden, zu denen auch die mechanischen Schlagvorgänge gehören.
Bei mechanischen Schlagvorgängen kommt es infolge des Zusammenstoßes zweier Werkstücke bzw. Bauteile zu einer Umwandlung der kinetischen Energie. Dabei erhöht sich die Temperatur der Werkstoffe an der Kontaktstelle und es kommt unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Kontaktstellen (Zündquelle "heiße Oberflächen") als auch die abgetrennten Partikel (Zündquelle "mechanisch erzeugte Funken") können eine wirksame Zündquelle für ein explosionsfähiges Gasgemisch darstellen.
Zur Festlegung von Grenzwerten wurden in der Norm DIN EN ISO 80079-36:2016 die Gasgemische anhand ihrer Explosionsgruppe klassifiziert und zu jeder Gruppe die maximale Energie des Schlagvorgangs festgelegt, unter derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann.
Weitere Festlegungen von Grenzwerten für die kinetische Schlagenergie und geeignete Werkstoffpaarungen finden sich u.a. in der DIN EN 1755 (ex-geschützte Flurförderzeuge) und in der DIN EN 14986 (ex-geschützte Ventilatoren).
Soybean oil takes around half of the vegetable oil resources in the world, increasing in importance constantly. Besides, soy oil plants have experienced numerous accidents due to the coexistence of soy flour and hexane (as a solvent) in the extraction process, thus creating a hazardous environment. This study aims to find the maximum pressure, the maximum rate of pressure rise, and the minimum ignition energy of soy flour−hexane mixtures through specific experiments by varying the concentration of fuels in air and ignition mechanism (chemical igniters or exploding wires). The results have shown that soy flour alone is hard to ignite, whereas adding hexane even in small amounts increases the hazard and the severity of the explosions considerably. Eventually, the substitution of hexane with a greener and safer extraction agent should be of utmost focus.
This research was aimed at comparing the fire characteristics of different types of pepper in the context of explosion prevention. The following characteristics were studied: explosion pressure Pmax and Kst at selected concentrations, ignition temperature of the deposited dust layer from the hot surface, and minimum ignition energy. The comparison of the chemical properties of the used types of pepper was performed using TG/DSC. The results of the measurements suggest that different types of peppers exhibit different explosion characteristics. Each sample reached the maximum value of the explosion pressure and rate of pressure rise at different concentrations. The volume of the explosion chamber used also influenced the explosion characteristics. It is a consequence of the fact that the explosion characteristics strongly depend on the mechanism of action of a particular igniter. The minimum effect on the safety characteristics was observed when measuring the minimum ignition energy and the minimum ignition temperature of the dust layer from the hot surface. The results of the measurements suggest that different types of peppers exhibit different explosion characteristics. This information should then be considered in explosion prevention.
Referenzmaterialien sind entscheidend für die Qualitätssicherung von Laboratorien. Diese nutzen Referenzmaterialien unter anderem zur Validierung von Messverfahren und zur Kalibrierung von Geräten. Dabei ist zu beachten, dass zertifizierte Merkmalswerte stets eine gewisse Unsicherheit aufweisen. Die Ermittlung dieser Unsicherheitsbeiträge ist Gegenstand des Artikels. Des Weiteren wird ein Vorgehen beschrieben, wie die Unsicherheit von Messverfahren mit Hilfe eines Referenzmaterials bestimmt werden kann.
Bei Geräten und Maschinen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen gemäß 2014/34/EU muss in der europäischen Union eine Zündgefahrenbewertung durchgeführt werden. Dabei müssen unter anderem die Gefahren von nichtelektrischen Zündquellen betrachtet werden, zu denen auch die mechanischen Schlagvorgänge gehören.
Bei mechanischen Schlagvorgängen kommt es infolge des Zusammenstoßes zweier Werkstücke bzw. Bauteile zu einer Umwandlung der kinetischen Energie. Dabei erhöht sich die Temperatur der Werkstoffe an der Kontaktstelle und es kommt unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Kontaktstellen (Zündquelle "heiße Oberflächen") als auch die abgetrennten Partikel (Zündquelle "mechanisch erzeugte Funken") können eine wirksame Zündquelle für ein explosionsfähiges Gasgemisch darstellen.
Zur Festlegung von Grenzwerten wurden in der Norm DIN EN ISO 80079-36:2016 die Gasgemische anhand ihrer Explosionsgruppe klassifiziert und zu jeder Gruppe die maximale Energie des Schlagvorgangs festgelegt, unter derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann.
Weitere Festlegungen von Grenzwerten für die kinetische Schlagenergie und geeignete Werkstoffpaarungen finden sich u.a. in der DIN EN 1755 (ex-geschützte Flurförderzeuge) und in der DIN EN 14986 (ex-geschützte Ventilatoren).
The affinity constant, also known as the equilibrium constant, binding constant, equilibrium association constant, or the reciprocal value, the equilibrium dissociation constant (Kd), can be considered as one of the most important characteristics for any antibody–antigen pair. Many methods based on different technologies have been proposed and used to determine this value. However, since a very large number of publications and commercial datasheets do not include this information, significant obstacles in performing such measurements seem to exist. In other cases where such data are reported, the results have often proved to be unreliable. This situation may indicate that most of the technologies available today require a high level of expertise and effort that does not seem to be available in many laboratories. In this paper, we present a simple approach based on standard immunoassay technology that is easy and quick to perform. It relies on the effect that the molar IC50 approaches the Kd value in the case of infinitely small concentrations of the reagents. A two-dimensional dilution of the reagents leads to an asymptotic convergence to Kd. The approach has some similarity to the well-known checkerboard titration used for the optimization of immunoassays. A well-known antibody against the FLAG peptide, clone M2, was used as a model system and the results were compared with other methods. This approach could be used in any case where a competitive assay is available or can be developed. The determination of an affinity constant should belong to the crucial parameters in any quality control of antibody-related products and assays and should be mandatory in papers using immunochemical protocols.