Core-shell nanoparticle microgel hybrids as smart carriers for catalysis

• Applicant: Professor Dr. Thomas Hellweg
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers ; Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2015 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 284427238

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Im Rahmen der Förderung ist es uns gelungen eine Reihe der anvisierten Ziele zu erreichen. Wir konnten verschiedene Kern-Schale-Mikrogele synthetisieren und charakterisieren die vielversprechend für den Einbau von Nanopartikeln waren und insbesondere die Copolymerisation des Kern-Monomers mit Methacrylsäure hat zu Mikrogelen geführt, die sich gut für die Stabilisierung von katalytisch-aktiven Nanopartikeln eignen. Die Hybridpartikel zeigen in den Modelreaktionen kein Ausbluten der Nanopartikel und die Aktivität lässt sich durch den Kollaps der Schale steuern. Damit wurde ein wesentliches Ziel des Projekts erreicht. Auf dem Weg zur Erreichung des Ziels wurden im Projekt sowohl Fluoreszenzsonden, als auch FTInfrarotspektroscopie eingesetzt, um sehr lokal den Volumenphasenübergang von Carbonsäure haltigen Copolymermikrogelen zu beobachten. Hierbei, war ein überraschendes Ergebnis, dass das Quellen und Schrumpfen lokal detektiert werden kann, selbst wenn sich der hydrodynamische Radius des gesamten Partikels nicht signifikant bei Temperaturerhöhung ändert. D.h Photonenkorrelationsspektroskopie ist nicht immer ausreichend, um Copolymermikrogele zu untersuchen. Die Arbeiten zum Einbau von magnetischen Nanopartikeln waren bisher leider noch nicht so erfolgreich, wie wir es auf Basis der Vorarbeiten gehofft hatten. Wir arbeiten aber weiter an diesem Problem.

Publications

• Microphase separation of smart double-responsive copolymer microgels studied by local fluorescence probes, Polymer, 2017, 125, 110-116
  T. Brändel, L. Wiehemeier, T. Kottke, T. Hellweg
  
• Improved Smart Microgel Carriers for Catalytic Silver Nanoparticles, ACS Omega, 2019, 3, 4636-4649
  T. Brändel, V. Sabadasch, Y. Hannappel, T. Hellweg
  
• Nanogels and Microgels: From Model Colloids to Applications, Recent Developments, and Future Trends, Langmuir, 2019, 35, 6231-6255
  M. Karg, A. Pich, T. Hellweg, T. Hoare, L. A. Lyon, J. J. Crassous, D. Suzuki D, R. A. Gumerov,S. Schneider, I. I. Potemkin, W. Richtering
  
• Synthesis of smart dual-responsive microgels: correlation between applied surfactants and obtained particle morphology, Soft Matter, 2019, 15, 5673-5684
  L. Wiehemeier, T. Brändel, Y. Hannappel, T. Kottke, T. Hellweg
  
• Tuning the Swelling Properties of Smart MultiResponsive Core-Shell Microgels by Copolymerization, Polymers, 2019, 11, 1269
  T. Brändel, M. Dirksen, T. Hellweg
  
• Core–shell microgels as thermoresponsive carriers for catalytic palladium nanoparticles, Soft Matter, 2020
  V. Sabadasch, L. Wiehemeier, T. Kottke, T. Hellweg