Chemistry banner Science Abstract GettyImages-1174430508 (1).jpg

Ymchwil Cemeg

Ynglŷn â


Mae mwyafrif yr ymchwil cemeg yn PDC yn ymwneud â datblygu a chymhwyso endidau catalytig newydd, yn enwedig ym maes ynni adnewyddadwy a phrosesau gweithgynhyrchu cynaliadwy. Mae datblygiad a chymhwysiad parhaus endidau cemegol newydd, sy'n effeithio'n gryf ar lawer o feysydd o'n bywyd bob dydd, yn ffactor hollbwysig yng nghystadleurwydd parhaus ein cymdeithas.

Yn y maes hwn, mae catalysis mewn sefyllfa unigryw fel technoleg amlddisgyblaethol a galluogi sydd wrth wraidd strategaethau ar gyfer lleihau effaith amgylcheddol, datblygu cemeg gynaliadwy newydd a heriau ynni yn y dyfodol. Mae datblygiadau diweddar ym meysydd catalysis heterogenaidd a homogenaidd wedi arwain at gyfleoedd newydd a chyffrous i ddatblygu’r endidau catalytig newydd hyn i fynd i’r afael â’r heriau hyn ar lefel ranbarthol, cenedlaethol a rhyngwladol.

Mae cwmpas ehangach ymchwil cemeg yn PDC yn cwmpasu'r meysydd hynny o gelloedd tanwydd ocsid solet, cemeg gyfrifiadol, cemeg ddadansoddol, nanodechnoleg, fformiwleiddiad fferyllol a syntheses cynnyrch naturiol.


Dr Nildo di Costa, Chemistry researcher

Dr Nildo Costa


Meysydd Ymchwil

Synthesis, nodweddu ac ymelwa ar ddeunyddiau silicad dimensiwn newydd fel catalyddion heterogenaidd detholus iawn mewn technoleg gemegol gynaliadwy.

Datblygu a nodweddu catalyddion metel â chymorth heterogenaidd i'w defnyddio mewn ocsidiad a gostyngiadau ym maes adweithiau cemegol cynaliadwy gyda ffocws penodol ar ddefnyddio catalyddion metel gwerthfawr ac ymchwilio i effaith amodau paratoi ar eu priodweddau a'u gweithgaredd terfynol.

Cemeg cydgysylltu, cemeg organometalig, a chatalysis homogenaidd gan gynnwys ymchwilio i actifadu a thrawsnewid moleciwlau bach fel hydrogen, carbon deuocsid a moleciwlau organig, gan ganolbwyntio'n benodol ar ligandau sy'n seiliedig ar boron sy'n gweithredu ar y cyd â metel trosiannol i hollti H2 a storio atomau hydrogen. Gellir trosglwyddo'r rhain yn wrthdroadwy rhwng canolfannau boron a metel trwy fecanwaith gwennol atom hydrogen. Gellir defnyddio hwn fel offeryn ar gyfer adeiladu moleciwlau newydd.


3D Models of molecule H2 hydrogen - stock photo GettyImages-1260619622.jpg
Modelau 3D o foleciwl H2 hydrogen

Cydweithio

Mae ein hymchwil amlddisgyblaethol yn cynnwys cydweithio â diwydiant, y byd academaidd a phartneriaid y Llywodraeth. Mae'r rhain yn cynnwys:

  • Tata Steel UK ar ein gwaith yn ymwneud â dadsylffwreiddio, gwahanu cydrannau gwerth oddi wrth Tars a thrawsnewidiadau sy’n cynnwys carbon deuocsid. Mae’r rhain yn brosiectau cydweithredol gyda Chanolfan Ymchwil Amgylchedd Cynaliadwy (SERC) PDC.
  • FLEXIS ar ein gwaith yn ymwneud â datblygu systemau ynni hyblyg, unwaith eto, mewn cydweithrediad â SERC
  • Perpetuus Carbon Technologies ar ein gwaith ar ddeunyddiau graphene a graffitig
  • Prifysgol Caerdydd ar ein gwaith yn ymwneud â deunyddiau nanogyfansawdd anorganig/organig hierarchaidd
  • Labordai Crisialograffi Cemegol Prifysgol Southampton ar ein gwaith yn ymwneud â chrisialograffi pelydr-X


Prosiectau Cyfredol

Mae'r ymchwil hwn yn canolbwyntio ar y moleciwl carbon deuocsid a'i nod yw defnyddio CO2 fel porthiant ar gyfer synthesis cemegau nwyddau. Rydym yn edrych ar gyfadeiladau metel trosiannol newydd i rwymo a thrawsnewid y moleciwl carbon deuocsid. Cyflawnir hyn trwy ddefnyddio methodoleg gwennol proton mewn modd tebyg a geir mewn ensymau. Y nod yw gallu cynhyrchu cemegau fel methanol neu garbonadau organig yn effeithlon am gost gymharol rad.

Mae gennym ddau brosiect ar y thema hon:

  • Datblygu Methodolegau ar gyfer Cynhyrchu Cemegau Gwerth sy'n Deillio o Garbon Deuocsid. Mae hwn yn brosiect gwerth £500K a ariennir gan Gynllun Gwobr Cyflymydd Meithrin Gallu Sêr Cymru.

  • Datblygu Methodolegau ar gyfer Trosi Carbon Deuocsid yn Gemegau Nwyddau Gwerth trwy Fecanweithiau Gwennol Proton Cyfryngol Trosiannol. Mae hwn yn brosiect myfyriwr PhD a ariennir gan KESS II (Joseph Goldsworthy) mewn cydweithrediad â Tata Steel.

Tata-Steel-USW-Research-Partner.jpeg

Dadswlffwreiddio a thrawsnewid cyfansoddion sy'n cynnwys sylffwr yn sylffad. Mae hwn yn brosiect myfyriwr PhD a ariennir gan KESS II (Miriam Jackson) mewn cydweithrediad â Tata Steel fel noddwr diwydiannol. Mae prosiect Miriam yn canolbwyntio ar yr heriau sy’n gysylltiedig â phresenoldeb cyfansoddion sy’n seiliedig ar sylffwr o fewn nwy popty golosg. Cynhyrchir nwy popty golosg wrth wneud golosg; rhan hanfodol o gynhyrchu dur. Un o'r prif gydrannau sy'n cynnwys sylffwr yw hydrogen sylffid. Mae'r prosiect yn edrych ar drawsnewid hydrogen sylffid yn sylffadau. Mae'r prosiect hefyd yn canolbwyntio ar synthesis a chymhwyso cyfadeiladau metel trosiannol ar gyfer trawsnewid H2S a chydrannau eraill sy'n seiliedig ar sylffwr yn gyfansoddion newydd.

Tata-Steel-USW-Research-Partner.jpeg


Gwerth uwch o sgil-gynhyrchion poptai golosg – yn deillio cemegau gwerth uwch o sgil-gynhyrchion a gwastraff Popty Golosg. Mae hwn yn brosiect myfyriwr PhD a ariennir gan KESS II (Shannan Southwood Samuel) mewn cydweithrediad â Tata Steel fel noddwr diwydiannol. Mae prosiect Shannan wedi’i deilwra o amgylch echdynnu cydrannau nwyddau gwerth uchel o dar glo. Mae tar glo yn cynnwys dros 400 o gyfansoddion gwahanol ac felly nod yr ymchwil hwn yw nodi'r cyfansoddion gwerth uchel a'u hechdynnu o'r matrics cymhleth hwn. Mae'r ymchwil yn canolbwyntio ar ddylunio a synthesis Hylifau Ïonig Tasg-Benodol (TSILs) newydd at ddibenion echdynnu a gwahanu'r cemegau gwerth hyn trwy ryngweithiadau toddyddion-hydoddyn penodol.

Kess2RGBColour.png

Archwilio a rhoi ar waith ddeunyddiau plasma wedi’u fflochennu sy'n seiliedig ar graphene ar gyfer cymwysiadau uwch

Mae hwn yn brosiect myfyriwr PhD a ariennir gan KESS II (Rachel McLaren) mewn cydweithrediad â Perpetuus Carbon Technologies. Mae prosiect Rachel yn ymwneud ag addasu, nodweddu a chymhwyso deunydd graffitig plasma wedi’i fflochennu wedi’i syntheseiddio’n fasnachol. Mae'r prosiect yn ymchwilio i weithdrefnau synthetig cofalent ac ancofalent er mwyn gweithredu arwyneb y deunyddiau, a'u meintioli trwy dechnegau dadansoddol gan gynnwys XPS, sbectrosgopeg Raman, BET, XRD, NMR, FT-IR, SEM, TEM a TGA.

Ar hyn o bryd rydym yn ymchwilio i gymhwyso cyfansoddion graffitig aml-haen o fewn synthesis pilen. Ar ben hynny, mae'r prosiect hefyd yn edrych ar strwythurau mandyllog y deunyddiau, a sut y gellir eu haddasu a'u teilwra ar gyfer cymwysiadau uwch.


Kess2RGBColour.png

Mae gennym nifer o brosiectau sy'n canolbwyntio ar ddatblygu cyfadeiladau amlswyddogaethol sydd â mwy nag un safle adwaith. Yn fwy penodol, mae'r rhain yn cynnwys cyfadeiladau metel trosiannol sy'n cynnwys ligandau sy'n gallu derbyn (storio) grwpiau gweithredol amrywiol ar safle i ffwrdd o'r ganolfan fetel.

Picture 1.jpg

Fel y dangosir yng Nghynllun 1, system yr ydym wedi'i datblygu'n fanwl iawn yw'r system lle mae borane sy'n cynnwys grŵp gweithredol wedi'i glymu'n agos at ganolfan fetel trosiannol trwy amrywiol grwpiau pontio atomau o dri (a gynrychiolir gan y nodiant E▬L). Mae'r systemau hyn yn dangos y potensial ar gyfer adweithedd yn y boron a'r canolfannau metel trosiannol.


Mae hyn yn cynnig manteision sylweddol gan ei fod yn caniatáu i'r metel arddangos adweithedd a fyddai o bosibl wedi'i rwystro fel arall. Mae'n anodd i'r metel jyglo llawer o drawsnewidiadau ar yr un pryd. Yn ei hanfod, mae canol y boron yn yr achos hwn yn cynnig “cymorth” i'r metel. Gyda'r metel trosiannol sydd gan gyfadeiladau boron mae'r fantais ychwanegol y gall trawsnewidiadau ddigwydd hefyd yng nghanol y boron ei hun neu mewn cyfuniad â chanol y metel trawsnewidiol.


Picture 2.jpg

Rydym wedi dangos y math hwn o adweithedd ac wedi dangos y gellir ei gymhwyso'n llwyddiannus i actifadu bondiau elfen‒elfen (Cynllun 2).

Mae'r ddau drawsnewidiad hyn gyda'i gilydd yn darparu offer pwerus ar gyfer actifadu bondiau a danfon atomau hydrogen (neu grwpiau eraill o bosibl) i swbstradau amrywiol. Mae'r rhain yn cael eu defnyddio mewn trawsnewidiadau catalytig homogenaidd.

Ni oedd y cyntaf i ddangos y gallai'r bond yn H2 gael ei hollti fel hyn. Mae'r dull newydd hwn o holltiad heterolytig cyfryngol asid Lewis yn darparu ffordd y gellir ychwanegu atomau hydrogen at ganol y boron, gan ddarparu mecanwaith ar gyfer ail-lenwi a thrwy hynny gynnig strategaeth newydd ar gyfer catalysis.

Mae Simon Thomas, myfyriwr PhD, yn gweithio ar y thema ymchwil hon. Mae prosiect Simon wedi darparu archwiliad o ryngweithiad a mudo atomau hydrogen rhwng canolfannau adweithiol o fewn catalyddion metel trosiannol.

Mae hydrogen wedi'i ystyried yn un o'r adnoddau ynni adnewyddadwy pwysicaf. Mae’r tair nodwedd amlycaf a mwyaf deniadol yn fasnachol sy’n ei wneud yn ffynhonnell tanwydd ddelfrydol fel a ganlyn:

  • mae ganddo'r dwysedd ynni uchaf yn ôl pwysau sy’n gemegol bosibl
  • gellir ei drawsnewid yn drydan yn hawdd trwy ddefnyddio celloedd tanwydd
  • mae'n cynhyrchu dŵr ar ôl ei drawsnewid ac felly mae'n fwyn i'r amgylchedd.
  • O'r herwydd, mae llawer o ymdrech wedi'i chanolbwyntio ar ddatblygu economi hydrogen. Mae defnydd uniongyrchol o nwy hydrogen fel ffynhonnell tanwydd yn cyflwyno gormod o heriau technegol. Am y rheswm hwn, mae angen cyfansoddion deilliadol sy'n gweithredu fel “tanwydd” storio hydrogen. Mae ein hymchwil yn canolbwyntio ar ddatblygu deunyddiau storio hydrogen newydd.

Mae'r gwaith ymchwil hwn, a ariennir gan Grant Prosiect Ymchwil Ymddiriedolaeth Leverhulme, yn barhad o gydweithrediad hirsefydlog rhwng Dr Andy Graham o PDC a'r Athro Stuart Taylor (Sefydliad Catalysis Caerdydd, Prifysgol Caerdydd).


Imogolite Nanotubes - Dr Andy Graham's research

Golwg ar draws nanotiwbiau imogolite

Imogolite Nanotubes: end on view; Dr Andy Graham's research
Golwg diwedd nanotiwbiau imogolite


Mae'r prosiect hwn yn ymestyn y berthynas hon ymhellach i ddatblygu strategaethau i gael mynediad at ddosbarth newydd o ddeunyddiau anorganig/organig nanogyfansawdd hierarchaidd sy'n deillio o nanotiwbiau imogolit, ac i harneisio eu potensial fel deunyddiau catalytig newydd ar gyfer technoleg gemegol lân.


leverhulme blue

Mae prosiectau yn cynnwys:

Synthesis byrrach ac effeithlon o analogau o'r cynnyrch naturiol lactacystin. Mae lactacystin 1 yn gynnyrch naturiol pyrrolidinone pwysig sy'n weithredol yn fiolegol sy'n dangos ataliad cryf, hynod ddetholus, ac anwrthdroadwy o'r proteasome 20S.


Chemistry - Rehana-Karim1.jpg

Adeiladu 2,5-deuhydropyrroles/a deilliadau trwy adweithiau ychwanegiad cyclo 1,3-deubegynol o ylidau azomethine. Mae'r motiff 2,5-deuhydropyrrole yn bresennol mewn nifer o alcaloidau naturiol a chyfansoddion biolegol actif a gall wasanaethu fel bloc adeiladu pwysig mewn synthesis organig trwy ymhelaethu/gweithrediad pellach ei fond dwbl carbon-carbon. Gan ddefnyddio protocol sefydledig ein nod yn y pen draw yw ehangu ar sgaffald 2,5-dihydropyrrole i gael mynediad at gyfansoddion heterocyclic bioactif.

Rehana-Karim-2.jpg


Mae gennym ddiddordeb mewn cymhwyso ystod o ddulliau modelu moleciwlaidd i astudio amrywiaeth o adweithiau a phrosesau cyfnodau-nwy.

Defnyddir calsiwm ffosffad ar gyfer cymwysiadau biomimetig i atal a thrin diffygion calsiwm, megis pydredd dannedd a cholli esgyrn, ac i amgáu cyffuriau, cyfryngau delweddu a genynnau ar gyfer danfoniad mewngellol. Mae'r gwaith hwn yn nodweddu ac yn ymchwilio i effeithlonrwydd amgáu nanoronynnau calsiwm ffosffad ac mae'n ceisio mynd i'r afael â'u sefydlogrwydd a goresgyn agregiad cyflym gronynnau o feintiau mor fach.

Yn y prosiect cydweithredol hwn gyda Tata Steel Strip Products ym Mhort Talbot, y DU, mae’r defnydd o dechnoleg celloedd tanwydd ocsid solet ac electrolysis yn cael ei ymchwilio i adennill hydrogen, pŵer trydanol ac ynni gwres o wastraff methan ac amonia a gynhyrchir o ganlyniad i wneud dur.



Tata-Steel-USW-Research-Partner.jpeg

NMR Machine - Chemistry Research Facilities

Yn cynnwys un llawr cyfan o labordai George Knox a adeiladwyd yn bwrpasol ar Gampws Glyn-taf y Brifysgol, mae ein cyfleusterau yr un fath â diwydiant.

Mae'r labordai'n cynnwys:

  • Labordy cemeg Organig pwrpasol. Labordy cemeg Anorganig/Ffisegol cyfunol.
  • Dau labordy arbenigol ar gyfer perfformio sbectrometreg magnetig niwclear (NMR) a sganio microsgopi electron (SEM).
  • Labordai Ymchwil Staff Arbenigol


Mae ein gallu / cyfleusterau dadansoddol yn cynnwys

  • 2 Unicam UV/Vis sbectromedrau
  • 2 Cecil UV/Vis sbectromedrau
  • 2 Perkin Elmer Lambda UV/Vis sbectromedrau
  • 5 Perkin Elmer Lambda XLS UV/Vis sbectromedrau
  • 4 Perkin Elmer infrared RX 1 sbectromedrau
  • Perkin Elmer Spectrum XII sbectromedr
  • 2  Bruker Alpha FT-IR w
  • Jenway Fflworomedr
  • Sbectromedr allyriadau optegol Varian ICP
  • Agilent Inductively sbectromedr(ICP 7800)
  • Bruker Avance III 400 MHz Nuclear Magnetic Resonance (NMR) sbectromedr
  • Hewlett Packard 1100 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) 
  • 2 Perkin Elmer HPLC gyda llwyfan LC Flexar (synwyryddion trawst sengl a PDA)
  • 2 Perkin Elmer Clarus 500 Cromatograffeg Nwy (GC)
  • Varian GC Mass Spectrometer (GC model 450/Mass spectrometer model 450)
  • Thermoscientific GC/MS/MS
  • Thermoscientific ISQ Cwad sengl
  • Agilent Inductively sbectromedr màs plasma (ICP 7800) 
  • TESCAN TIMAx Field Emission Gun


Cysylltwch â [email protected]

Aelodau

Mae Miriam yn ymgymryd â PhD a noddir gan KESSII gyda Tata Steel UK yn canolbwyntio ar yr heriau sy'n gysylltiedig â phresenoldeb cyfansoddion sy'n seiliedig ar sylffwr o fewn nwy ffwrn coke. Cynhyrchir nwy popty coke wrth wneud coke; rhan hanfodol o gynhyrchu dur. Un o'r prif gydrannau sy'n cynnwys sylffwr yw hydrogen sylffwd. Mae'r prosiect yn edrych ar drawsnewid hydrogen sylffwd yn sylffwd, ac mae hefyd yn canolbwyntio ar synthesis a chymhwyso cyfadeiladau metel pontio ar gyfer trawsnewid H2S a chydrannau eraill sy'n seiliedig ar sylffwr yn gyfansoddion newydd

Mae PhD a noddir gan KESSII Shannan yn cynnwys cydweithrediad â Tata Steel UK ac mae wedi'i deilwra o amgylch echdynnu cydrannau nwyddau gwerth uchel o dars glo. Mae tar glo yn cynnwys dros 400 o wahanol gyfansoddion ac felly nod yr ymchwil hon yw nodi'r cyfansoddion gwerth uchel a'u tynnu o'r matrics cymhleth hwn. Mae'r ymchwil yn canolbwyntio ar ddylunio a synthesis Hylifau Ionic Penodol i Dasgau newydd (TSILs) at ddibenion echdynnu a gwahanu'r cemegion gwerth hyn drwy ryngweithiadau toddyddion penodol.

Shannan, Chemistry Research PhD

Mae Kleitos yn ymchwilio i effaith amhureddau nwyol sy'n seiliedig ar sylffwr ar gyd-electrolysis stêm a charbon deuocsid gan ddefnyddio celloedd electrolysis ocsid solet.

Anna Booth, Chemistry PhD

Mae diddordebau ymchwil Anna Booth yn ymwneud â defnyddio cemeg prif grŵp, organometalig a chydsymud ar gyfer defnydd cymhwysol. Mae'n manteisio ar hyn o bryd ar brofiad yn y meysydd hyn i ddatblygu atebion cynaliadwy cemeg ar gyfer ailgylchu batris a deunyddiau storio hydrogen. Cwblhaodd Anna ei PhD ym Mhrifysgol Rhydychen o dan oruchwyliaeth yr Athrawon S. Aldridge, S. Faulkner a B. Cornelissen. Archwiliodd ei gwaith synthesis a sefydlogrwydd dŵr cyfansoddion fflworoboran (fluoroborane) ar gyfer biocydgysylltiad a chymwysiadau delweddu meddygol.

Mae Sam yn ymgymryd ag MRes a noddir gan KESS II mewn cydweithrediad â TATA Steel sy'n berthnasol i ddefnyddio amonia gwastraff ffwrn golosg o fewn strwythurau amin-boran (amine-borane) ar gyfer storio hydrogen. Ystyrir bod deunyddiau cynhwysedd uchel H2 fel amin-borannau (amine-boranes) o ddiddordeb ar gyfer darpariaeth cildroadwy hydrogen ar amodau amgylchol. Mae'r prosiect hwn wedi'i anelu at synthesis a nodweddu amin-borannau boron-weithredig ar gyfer storio hydrogen gyda'r potensial i weithredu fel deunyddiau targed ar gyfer casglu amonia. Mae actifadu H2 o amin-borannau drwy gymhlygion trawsnewid metel hefyd yn cael ei archwilio o fewn y prosiect.  

Cyfleoedd ymchwil


Rydym yn croesawu ceisiadau yn y DU ac yn rhyngwladol gan raddedigion â chymwysterau addas sydd â diddordeb mewn ymuno â ni ar gyfer rhaglenni ymchwil Meistr trwy Ymchwil, MPhil neu PhD. 



Cysylltwch â ni

Dr Suzy Kean
E-bost: [email protected]