@phdthesis{01JG9EVXQW7JFFTEPAJFWGBN07,
  abstract     = {{Covalent organische roosters (COFs), ontdekt sinds 2005, zijn kristallijne
poreuze materialen die veelbelovend zijn voor zeer veel toepassingen.
Door door hun nanoporiën en katalytische eigenschappen vertonen
COFs veel potentieel voor de sorptie en omzetting van CO2. Ondanks
veelbelovende academische resultaten is industriële toepassing van COFs
tot nu toe echter uitgebleven. In dit werk hebben we geprobeerd om
zowel de synthese van COFs op grote schaal, als hun toepassingen voor
de sorptie en omzetting van CO2 te verbeteren.

Hoofdstuk 2 introduceert een milde, groene en algemene methode voor
schaalbare solvothermale synthese van imine COFs. We beginnen met het optimaliseren van vijf reactieparameters - de aard van het oplosmiddel, watergehalte, azijnzuurgehalte, temperatuur en tijd - op één welbepaalde imine COF. Met de optimale condities synthetiseren en karakteriseren we nog eens elf verschillende COFs. Verder proberen we te begrijpen waarom net dit oplosmiddel goed werkt voor COFsynthese, en andere niet. Op basis van de gecombineerde waarnemingen van optische microscopie, SEM, TEM, FT-IR en in situ Raman stellen we een mechanisme voor voor de synthese van COFs afhankelijk van het solvent. We stellen een hypothese op over hoe dit mechanisme gekoppeld is aan de concepten van stacking en pore collapse, en voeren controle-experimenten uit om te zien of onze bevindingen kunnen worden uitgebreid naar andere oplosmiddelen. We demonstreren dat met deze methode de synthese van imine COFs eenvoudig kan worden opgeschaald tot meer dan 10 gram COF in één keer.

In hoofdstuk 3 bestuderen we de invloed van de omzetting van de linkages op het vermogen van covalente organische raamwerken om CO2 op te vangen. Met behulp van de methode uit het vorige hoofdstuk produceren
we een imine-gelinkte COF dat het zeer stikstofrijke (tris((1,2,4)triazolo)- (1,3,5)-triazine-motief bevat. Via een post-synthetisch modificatieproces zetten we de imine-gelinkte COF om in een thiazool-gelinkte COF, die grondig wordt gekarakteriseerd via FTIR, PXRD, N2-sorptie en XPS. De
resulterende COF vertoont een toename van 87% in de opname van CO2 bij 1 bar en 273 K vergeleken met de oorspronkelijke imine COF, samen met een afname van de isosterische adsorptiewarmte.

Hoofdstuk 4 behandelt het gebruik van covalent triazine roosters (CTFs) als elektrokatalysatoren voor de reductie van CO2. Om de lage elektrische geleidbaarheid van deze materialen te verbeteren, synthetiseren we hybride elektrokatalysatoren door een laag CTF te groeien op voorgemodificeerde hooggeleidende meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNTs). Uitgaande van drie monomeren met variërend stikstofgehalte bereiden we drie verschillende hybride CNT@MWCNT-materialen. Deze worden grondig gekarakteriseerd door middel van elementaire analyse, XRD, N2-sorptie, XPS en ADF-STEM, voordat ze getest worden voor de elektrokatalytische reductie van CO2. De CTF@MWCNT hybriden blijken in staat tot reductie van CO2 naar CO, met een maximale Faradaic Efficiency van 81% bij een zeer lage overpotentiaal van 380 mV. Via controle-experimenten bewijzen we dat de in situ groei van de CTF op de geleidende koolstofnanobuizen de hoeveelheid geproduceerd CO met meer dan een factor 10 verhoogt in vergelijking met een fysisch mengsel van CTF en koolstofnanobuizen.}},
  author       = {{Laemont, Andreas}},
  keywords     = {{COF,Covalent Organic Framework,electrocatalysis,photocatalysis,membranes,CO2}},
  language     = {{eng}},
  pages        = {{XVIII, 161}},
  publisher    = {{Ghent University. Faculty of Sciences}},
  school       = {{Ghent University}},
  title        = {{Scalable synthesis of covalent organic frameworks for capture and conversion of carbon dioxide}},
  year         = {{2024}},
}