Funktionelle materialer defineres i dette kursus som faste stoffer, der sænker aktiveringsenergien for kemiske reaktioner (heterogene katalysatorer) eller som materialer, der indgår i elektrokemiske systemer, hvor elektrisk energi bliver konverteret til kemisk energi og vice versa. De funktionelle materialer arbejder typisk under forhold som involverer høje temperaturer, specifikke gassammensætninger samt evt. elektrisk polarisering. Disse forhold påvirker både reaktionerne, som finder sted på materialerne, samt materialerne selv. Dette kursus omhandler forståelsen af, hvorfor det er vigtigt at studere funktionelle materialer under drift (in situ), og hvordan disse studier kan udføres med optiske metoder på trods af de udfordrende driftsforhold. Kurset fokuserer primært på vibrationsspektroskopiske metoder (Raman, FTIR), men de beskrevne principper vil være generelle, og andre komplementære, ikke-invasive metoder vil også blive diskuteret. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Angive hovedkomponenterne i et spektrometer til forskningsbrug og beskrive hvordan spektrometret fungerer
• Beskrive hvordan forsøgsforholdene under et givent in situ eller operando forsøg kan påvirke de opsamlede data
• Præsentere og evaluere data opsamlet under et in situ eksperiment og relatere de fundne data til eksisterende forskningsartikler
• Bestemme de dominerende støjkilder (sortlegemestråling, instrumentel, optisk, vibration) og forklare hvordan disse støjkilder kan minimeres
• På grundlag af udvalgte eksempler beskrive, hvordan optisk spektroskopi kan bruges til at analysere afgørende egenskaber ved funktionelle materialer
• Sammenligne styrker og svagheder mellem forskellige in situ optiske teknikker
• Designe et in situ eksperiment til at afprøve en konkret hypotese angående en heterogen katalysator/et elektrokemisk system
• Foreslå de bedst egnede komplementære analyseteknikker til optisk spektrokopi (for eksempel gasanalyse, infrarød billeddannelse) til at analysere et givent system
• Identificere grundlæggende sikkerhedsrisici i forbindelse med in situ optiske målinger og beskrive de nødvendige forholdsregler

Optisk spektroskopi, Raman spektroskopi, infrarød spektroskopi, vibrations- og elektronisk struktur af materialer, gasanalyse, forsøgsdesign, instrumentering, elektrokemi, brændselsceller, elektrolyse, batterier, energimaterialer, heterogen katalyse. Raman Spectroscopy for Chemical Analysis af Richard L. McCreery, John Wiley & Sons, 2005 (tilgængelig som E-bog via DTU Bibliotek)

Noter uploaded til Campusnet 04. maj, 2017