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 Costa
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.
Modelau 3D o foleciwl H2 hydrogen
Mae ein hymchwil amlddisgyblaethol yn cynnwys cydweithio â diwydiant, y byd academaidd a phartneriaid y Llywodraeth. Mae'r rhain yn cynnwys:
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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'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).
Golwg ar draws nanotiwbiau imogolite
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.
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.
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.
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.
Mae diddordebau ymchwil Dr 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 Dr Nildo Costa yn uwch ymchwilydd mewn cemeg anorganig ac yn cynnal ymchwil mewn cemeg anorganig a deunyddiau gan ganolbwyntio ar storio hydrogen a chatalysis. Mae ganddo ddiddordeb hefyd mewn synthesis o ddeunyddiau swyddogaethol uwch i'w cymhwyso mewn ffotoneg a synwyryddion.
Mae Dr Costa yn Gyfarwyddwr Astudiaethau ar gyfer prosiect PhD a noddir gan KESSII mewn cydweithrediad â Tata Steel UK fel partner diwydiannol. Nod y prosiect yw datblygu catalyddion ar gyfer trawsnewid carbon deuocsid a'i ddefnyddio fel porthiant cemegol gan arwain at brosesau cynaliadwy ac ecogyfeillgar.
Derbyniodd Dr Costa ei radd PhD yn 2006 o Brifysgol Erlangen-Nuremberg. Cynhaliodd ymchwil ôl-ddoethurol mewn cemeg ym Mhrifysgolion Bordeaux, Bryste, Saint Andrews a Choleg Imperial Llundain.
Mae ymchwil Dr Natasha Galea yn ymwneud â chemeg gyfrifiadol; yn enwedig modelu moleciwlaidd catalysis cyfnod nwy, a deunyddiau cyflwr solet (SOFCs yn bennaf).
Mae diddordebau ymchwil Dr Andrew Graham yn ymwneud â syntheseiddio, nodweddu ac ymelwa ar ddeunyddiau silicad dimensiynau newydd fel catalyddion heterogenaidd dethol iawn mewn technoleg gemegol gynaliadwy. Yn benodol:
• Dyluniad tandem newydd a methodolegau synthetig dilyniannol ar gyfer datblygu technoleg gemegol hynod effeithlon
• Strategaethau newydd ar gyfer prisio adnoddau biomas gwastraff adnewyddadwy
• Strategaethau synthetig i gael mynediad at ddeunyddiau nano-gyfansoddyn hierarchaidd anorganig/organig
Bydd ei brosiect presennol, a ariennir gan Ymddiriedolaeth Leverhulme, yn datblygu strategaethau newydd ar gyfer syntheseiddio deunyddiau nanotiwbaidd swyddogaethol arwyneb.
Mae diddordebau ymchwil Dr Rehana Karim yn cynnwys synthesis o gyfansoddion heterocyclic bioactif a chynhyrchion naturiol.
Mae ei phrosiectau presennol yn cynnwys: syntheseiddio analogau o lactacystin cynnyrch naturiol a synthesis o 2,5-deuhydropyrroles/a deilliadau trwy adweithiau cylchffurfiant 1,3-deubegynol o ylidau azomethine.
Cwblhaodd Dr Karim ei PhD dan oruchwyliaeth yr athrawon Russ Bowman a Steve Allin (Prifysgol Loughborough) ac yna ymchwil ôl-ddoethurol dan oruchwyliaeth yr Athro John Joule (Prifysgol Manceinion).
Mae Dr Suzanna Kean yn ganddi brofiad helaeth fel dadansoddwr cemegol, ac mae'n arbenigo mewn sbectrosgopeg NMR
Mae Dr Christian Laycock yn ddarlithydd sy'n arbenigo mewn electrocemeg a chatalysis heterogenaidd ac yn aelod o SERC. Mae ei ddiddordebau ymchwil yn canolbwyntio ar gymhwyso technoleg celloedd tanwydd ocsid solet i ddefnyddio a gwaredu porthiant nwy gwastraff adnewyddadwy a diwydiannol.
Mae ganddo arbenigedd mewn dadansoddi ffrydiau nwy mewn amser real gan ddefnyddio sbectrometreg màs ar-lein, yn arbennig i arsylwi prosesu tanwydd, catalysis, ac effeithiau amrywioldeb tanwydd a halogion. Mae hefyd yn ymwneud â gweithgareddau ymchwil sy'n ymwneud â thechnoleg batri llif hybrid a'u cymhwysiad i adfer metelau sgrap. Yn ogystal, mae gan Christian arbenigedd mewn cymhwyso silicadau alcali i drin gwastraff diwydiannol a ffrydiau sgil-gynnyrch.
Mae Dr Laycock wedi gweithio ar ystod o brosiectau a ariennir gan WEFO gan gynnwys CymruH2Wales, SOLCER a Hyfforddiant Sector Ynni Cymru (WEST) Mae ar hyn o bryd yn gweithio ar brosiectau FLEXIS a RICE a ariennir gan ERDF. Ef yw cyfarwyddwr astudiaethau ar gyfer pum prosiect PhD, pedwar ohonynt yn cael eu hariannu gan gynllun KESSII ESF.
Mae diddordebau ymchwil Dr Peter Miedziak yn canolbwyntio ar ddatblygu a nodweddu catalyddion metel â chymorth heterogenaidd i'w defnyddio mewn ocsidiad a gostyngiadau ym maes adweithiau cemegol cynaliadwy. Mae ganddo ddiddordeb arbennig mewn catalyddion metel gwerthfawr gan ganolbwyntio ar ymchwilio i effaith amodau paratoi ar briodweddau a gweithgaredd y catalydd terfynol.
Mae Gareth Owen yn Athro mewn Cemeg Anorganig ym Mhrifysgol De Cymru.
Mae'r Athro Owen wedi cyhoeddi 54 o erthyglau ymchwil yn ystod ei yrfa hyd yma [Cyfanswm nifer y dyfyniadau: 1901; (Chwefror 2021, mynegai H: 24)] gyda chyfanswm portffolio grantiau ymchwil o £1.7 miliwn. Ar hyn o bryd mae'n cynnal grŵp ymchwil o uwch ymchwilydd a phum myfyriwr PhD. Yn 2012 dyfarnwyd gwobr “2012 Organometallics Fellowship” i Gareth gan Gymdeithas Cemegol America. (Gweler golygyddol: Organometallics 2012, 31, 7303). ORCID: 0000-0002-8695-757X.
Derbyniodd ei PhD o Goleg Imperial Llundain ac wedi hynny cymerodd swydd ôl-ddoethurol yng ngrŵp ymchwil yr Athro John A. Gladysz, yn yr Almaen. Yn ystod y cyfnod hwn, dyfarnwyd Cymrodyr Ymchwil Alexander von Humboldt i Dr Owen.
Yn ddiweddarach dychwelodd i'r DU i gymryd Cymrodoriaeth Ymchwil Goffa Canmlwyddiant Ramsay a gynhaliwyd ym Mhrifysgol Bryste. Dilynwyd hyn gan Gymrodoriaeth Ymchwil Dorothy Hodgkin y Gymdeithas Frenhinol eto ym Mryste.
Mae Dr Ranjit Bag yn gymrawd ymchwil mewn Catalyddu Homogenaidd ym Mhrifysgol De Cymru. Mae'n gweithio ar hyn o bryd ar ddatblygu methodoleg ar gyfer cynhyrchu cemegau gwerth sy'n deillio o garbon deuocsid, yng ngrŵp ymchwil Dr Owen.
Enillodd Dr Bag ei radd PhD mewn Cemeg Anorganig yn 2021 o Sefydliad Technoleg India Madras, Chennai ar gyfer ymchwil ar synthesis ac adweithedd cymhlygion metallaboran a deuborannau metelau trosiannol (metallaborane and transition metal diborane complexes). Yn ystod ei astudiaethau PhD derbyniodd wobr ymchwil y Sefydliad 2021, IITM i gydnabod ei waith ymchwil rhagorol. Hefyd, derbyniodd Wobr Warner am y thesis gorau mewn Cemeg Anorganig a Dadansoddol.
Mae diddordebau ymchwil Dr Shepherd Siangwata yn ymwneud â synthesis organometalig, cemeg cydsymud, cemeg gwyrdd a chatalyddu homogenaidd. Mae ei brosiect presennol gyda'r Athro Cysylltiol Gareth Owen wedi'i anelu at strategaethau synthetig newydd ar gyfer defnyddio metelau gwerthfawr yn gynaliadwy ar actifadu carbon deuocsid.
Mae gan Shepherd PhD mewn Cemeg o Brifysgol Cape Town, De Affrica. Roedd ei thesis PhD yn canolbwyntio ar Fetelau Grŵp Platinwm drwy baratoi rhagflaenwyr catalydd dendritig mono- ac aml-niwclear newydd adferadwy ac ailddefnyddiadwy ar gyfer cymhwyso yn yr adwaith hydroformyleiddiad. Bu Shepherd hefyd yn gwneud ymchwil ôl-ddoethurol ym Mhrifysgol Cape Town, gan ganolbwyntio ar ddatblygu dosbarth newydd o gymhlethau deumetalig sy'n seiliedig ar rwtheniwm gyda gweithgarwch gwrth-amlhaol posibl.
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.