EPIC – elektro- och fotokatalys inducerat i papper

Treesearch research themes:

Project partners:

Funding:

Status:

Den vanligaste metoden att framställa papper görs genom den så kallade Kraft-processen.
I denna process tas olika komponenter bort från träet för att möjliggöra vidare framställning av
högkvalitativ cellulosa och papper. En viktig del i Kraft-processen är den så kallade
avlignifieringen. Under denna process öppnas cellulosaväggen och porer av storleken från 20
till 50 nanometer bildas då utmed cellulosafibrerna. Samtidigt frigörs långa men nanometerbreda
filament, vilka skapar kopplingar mellan olika cellulosafibrer och bildar därmed ett
kontinuerligt nätverk som ger det resulterande pappret sin styrka och andra viktiga egenskaper.
Således, Kraft-cellulosaprocessen erbjuder oss en metod att skapa material med en stor effektiv
fiberyta, den kan uppgå till ca 150 m2 per gram cellulosafiber. Detta cellulosa-material är tätt
sammanlänkad med bi-kontinuerliga egenskaper. Genom att utnyttja dessa speciella egenskaper
föreslår vi att utveckla Kraft-cellulosa för applikationer inom foto- och elektrokatalys, vi kallar
detta projekt för EPIC.


Utmed den stora yta per viktenhet som Kraft-cellulosan erbjuder kommer vi att utföra olika
kemiska modifieringar. Detta möjliggör att vi sedan kan binda in organiska elektriska ledare och
även katalytiska molekyler utmed dess yta. Vi får således en materialstruktur med stor grad av
porositet, stor effektiv yta som till stor delar är dekorerad med elektriska ledare och katalytiska
organiska molekyler. Denna struktur liknar då den struktur man vill uppnå i högpresterande
katalysatorer som används inom rening (bilar och vatten) och processindustri (produktion av
kemikalier). Specifikt kommer vi att bilda porösa elektrodsystem vilka kan fungera som både
anod och katod i elektrokatalytiska tillämpningar. Dessutom kommer de katalytiska
molekylerna även att kunna utnyttja ljus som energikälla för att driva de katalytiska
reaktionerna. I det första arbetet avser vi att möjliggöra så kallade elektrokatalytiska papper
medan i det andra arbetet möjliggörs fotokatalytiska papper. I en kombination av de båda två
möjliggörs även så kallad fotokatalytiska tillämpningar.


EPIC-projektet syftar till att stödja en doktorand i en spännande forskning att möjliggöra,
vad vi kallar, ett framtida EPIC-papper för att bana väg för en miljövänlig teknologi för
storskaliga elektro- och fotokatalytiska applikationer. Vi avser att utnyttja dessa EPIC-papper i
områden för katalytisk framställning av miljövänliga kemikalier och bränslen, såsom vätgas och
väteperoxid ur vatten (och syre), samt att möjliggöra elektrisk rening av tungmetaller från
förorenat vatten. Projektet kommer att ledas från Linköpings Universitet (Laboratoriet för
Organisk Elektronik) och här kommer dessutom doktoranden att ha sin huvudsakliga hemvist.
I ett nära samarbete med KTH (fiberteknologi) och företaget Ahlstrom-Munksjö (Kraftcellulosa)
kommer kunskaper och erfarenheter från elektronik, katalys, materialvetenskap,
cellulosafiberteknologi samt produktion och användning att stråla samman, ingredienser vi
anser vara nödvändiga för att uppnå den kunskap som skall bereda väg för EPIC-papper för ett
”grönare” samhälle.

Project leader:

Project period: