In der aktuellen Phase der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz steht die Prozessentwicklung zur effizienten Nutzung nachhaltiger Ressourcen im Zentrum der wissenschaftlichen Ausrichtung von NanoKat. Die Forschungsziele konzentrieren sich auf folgende Arbeitsgebiete:

a) Prozesstechnologie für den Rohstoffwandel (Reaktorkonzepte, Trennverfahren, on-line Analytik)

b) Katalysatoren für den Rohstoffwandel (insbes. nicht-toxische Metallverbindungen, Biokatalysatoren)

c) Stoffströme im Rohstoffwandel (insbes. die stoffliche Nutzung lignocellulytischer Biomasse)

Biokatalyse, homogene und heterogene Katalyse werden durch NanoKat tragfähig in neue verfahrenstechnische Konzepte integriert. Die Expertisen der PIs ergänzen sich deshalb ideal.

Ein weiterer wichtiger Aspekt von NanoKAT liegt in der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Mit bisher neun Nachwuchswissenschaftler*innen im Team dokumentiert NanoKat den hohen Stellenwert der Nachwuchsförderung. Vier der bisherigen Nachwuchswissenschaftler*innen sind in den letzten Jahren auf eigenständige Professuren z. B. nach Aachen und München und berufen worden bzw. haben Führungspositionen in der Industrie angenommen. Aktuell forschen mit Frau JP Becker, Herrn JP Bundschuh, Herrn JP Jirasek, Herrn JP Kohns, Frau Dr. Münnemann, Herrn Dr. Schulz und Frau Dr. Strieth sieben Nachwuchswissenschaftler*innen in NanoKAT (Anteil 35%).

NanoKat ist der einzige Potentialbereich an der RPTU Kaiserslautern-Landau der Natur- und Ingenieurwissenschaften integriert, ein interdisziplinäres Thema bearbeitet und für den Nachwuchs mit Bio- und Chemieingenieurwissenschaften (BCI) einen eigenen Studiengang geschaffen hat.

Forschungsneubau LASE

Der Forschungsbau LASE  hat im Jahr 2022 seinen Betrieb aufgenommen. Mitglieder von Nanokat aus der Chemie und der Verfahrenstechnik betreiben dort zusammen das Laboratory for NMR Science and Engine­ering. Dies ist ein deutschlandweit einzigartiges Vorhaben, das von Nanokat unterstützt wird. Erste Verbundvorhaben unter Einbindung des Laboratory for NMR Science and Engine­ering befinden sich derzeit in der Begutachtung.  

Gemeinsame Publikation (Auswahl)

• S. Shylesh, J. Schweitzer, S. Demeshko, V. Schünemann, S. Ernst, W. R. Thiel: Fabrication of Nanoparticle Supported, Magnetically Recoverable Oxodiperoxo Molybdenum Complexes: Efficient Catalysts for Selective Epoxidation Reactions, Adv. Synth. & Catal. 2009, 351, 1789-1795
• S. Shylesh, J. Schweizer, S. Demeshko, V. Schünemann, S. Ernst, W. R. Thiel: Nanoparticle Supported, Magnetically Recoverable Oxodiperoxo Molybdenum Complexes: Efficient Catalysts for Selective Epoxidation Reactions, Adv. Synthesis & Catalysis 351(11-12), 2009, 1789
• S. Shylesh, V. Schünemann, W. R. Thiel: Magnetically Separable Nanocatalysts: Bridges between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis, Angew. Chemie Int. Ed., 2010, 3428-3459
• S. Shylesh, J. Schweizer, R. Ulber, W. Thiel, V. Schünemann: Mössbauer­ spectroscopy on superparamagnetic nanoparticles used as catalyst supports for the production of fine chemicals, J. Phys.: Conf. Ser., 2010, 012024
• K. Muffler, W. Thiel, H. Hasse, R. Ulber: Bio- und Chemieingenieurwissenschaften an der TU Kaiserslautern, Chem. Unserer Zeit 45, 2011, 162
• K. Muller, A. Schubert, T. Jozak, A. Ahrens-Botzong, V. Schünemann, W. R. Thiel: Electronic Effects in the Catalytic Hydrosilylation with In-Situ Iron(II)-Catalysts, Chem. Cat. Chem., 2011,887-892
• H. Huang, R. Christmann, R. Ulber, V. Schünemann, Mössbauer Spectroscopy of Protein-Passivated Iron Oxide Nanoparticles, Hyperfine Inter., 2012, 205, 121
• K. S. M. Salih, P. Mamone, G. Dörr, T. O. Bauer, A. Brodyanski, C. Wagner, M. Kopnarski, S. Ernst, V. Schünemann, R. Klupp Taylor, S. Demeshko, F. Meyer, L. J. Gooßen, W. R.Thiel: A Facile Synthesis of Mono­disperse Maghemite and Ferrite Nanoparticles from Metal Powder and Octanoic Acid, Chem. Mater., 2013, 25, 1430
• J. Marx, H. Huang, I. Faus, S. Rackwitz, J. A. Wolny, K. Schlage, R. Ulber: H.-C. Wille, V. Schünemann, Simultaneous characterization of protein coated ironoxide nanoparticles with nuclear inelastic scattering and atomic force microscopy, Hyperfine Interact, 2013
• A. Scheithauer, A. Brächer, T. Grützner, D. Zollinger, W. R. Thiel, E. von Harbou, H. Hasse: Online 1H-NMR Spectroscopic Study of Reaction Kinetics in Mixtures of Acetaldehyde and Water using a New Micro-Reactor Probe Head, Ind. Engin. Chem. Res. 2014, 53, 17589-17596
• A. Scheithauer, T. Grützner, C. Rijksen, D. Zollinger, E. von Harbou, W. R. Thiel, H. Hasse: NMR Spectroscopic Study of the Aldoxane Formation in Aqueous Acetaldehyde Solutions, Ind. Eng. Chem. Res., 2014,53, 8395-8403
• A. Scheithauer, T. Grützner, C. Rijksen, D. Zollinger, W. R. Thiel, E. von Harbou, H. Hasse: ¹H- and ¹³C-NMR Spectroscopic Study of Chemical Equilibria in the System Acetaldehyde + Water, AIChE J., 2015, 61, 177-187
• J.-Y. Chung, C. Schulz, H. Bauer, Y. Sun, H. Sitzmann, H. Auerbach, A. J. Pierik, V.Schünemann, A. Neuba, W. R. Thiel: Cyclopentadienide Ligand Cp^C– Possessing Intrinsic Helical Chirality and Its Ferrocene Analogues, Organometallics 2015, 34, 5374-5382
• N. Asprion, R. Benfer, S. Blagov, R. Bottcher, M. Bortz, M. Berezhnyi, J. Burger, E. vonHarbou, K.-H. Kufer, H. Hasse: INES - An Interface between Experiments and Simulation to Support the Development of Robust Process Design., Chem. Ing. Tech. 2015, 87, 1810
• M. Bortz, J. Schwientek, K.-H. Kufer, J. Burger, E. von Harbou, H. Hasse, O. Hirth, N. Asprion, S. Blagov: Minimizing the Impact of Uncertain Model Parameters on Process Design, Chem. Ing. Techn. 2015, 87, 1061
• J. Marx, H. Huang, K. S. M. Salih, W. Thiel, V. Schünemann: Spin canting in ferrite nanoparticles, Hyperfine Interactions, 2016, 237: 41
• M. Bortz, J. Burger, E. Forte, E. von Harbou, N. Asprion, H. Hasse: A Pareto- Based Approach to Optimal Design of Experiments, Chem. Ing. Tech. 2016, 88, 1377
• C. Schlegel, J. Chodorski, M. Huster, N. Davoudi, K. Huttenlochner, M. Bohley, I. Reichenbach, S. Buhl, P. Breuninger, C. Müller-Renno, C. Ziegler, J. Aurich, S. Antonyuk, R. Ulber: Analyzing the Influence of Microstructured Surfaces on the Lactic Acid Production of Lactobacillus delbrueckii lactis in a flow-through cell system, Engin. Life Sci., 2017,8, 865-873
• E. Richling, W. Thiel, R. Ulber; Weiterverwertung von pfanzlichen Rohstoffen – grenzüberschreitendes Projekt befasst sich mit Braurückständen; ReSource, 2017, 1, 45
• W. Thiel, R. Ulber: Zentrum für ressourceneffiziente Chemie und Rohstoffwandel an der TU Kaiserslautern; ReSource, 2017, 1, 46
• R. Behrens, E. von Harbou, W. Thiel, W. Böttinger, T. Ingram, G. Sieder, H. Hasse: Monoalkylcarbonate Formation in Methyldiethanolamine–H2O–CO2, Ind. Eng. Chem. Res., 2017, 56, 9006-9015
• M. Bortz, J. Burger, E. von Harbou, M. Klein, J. Schwientek, N. Asprion, R. Bottcher, K.-H. Kufer, H. Hasse: Efficient Approach for Calculating Pareto Boundaries under Uncertainites in Chemical Process Design, Industrial & Engineering Chemistry Research 2017,56, 12672
• E. von Harbou, O. Ryll, M. Schrabback, M. Bortz, H. Hasse: Reactive Distillation in a Dividing-Wall Column: Model Development, Simulation, and Error Analysis; Chem. Ing. Techn., 2017, 89, 1315
• A. Fröscher, K. Langenbach, E. von Harbou, W. R. Thiel, H. Hasse: NMR Spectroscopic Study of Chemical Reactions in Mixtures Containing Oleic Acid, Formic Acid, and Formoxystearic Acid, Ind. Engin­. Chem. Res., 2019, 58, 5622
• M. Vafaeezadeh, P. Breuninger, P. Lösch, C. Wilhelm, S. Ernst, S. Antonyuk, W. R. Thiel: Janus interphase organic-inorganic hybrid materials: Novel water-friendly heterogeneous catalysts, ChemCatChem, 2019, 11, 2304
• D. Bauer, B. Andrae, P. Gaß, D. Trenz, S. Becker, S. Kubik: Functionalisable acyclic cucurbiturils, Organic Chemistry Frontiers, 2019, 6, 1555-1560
• E. Forte, F. Jirasek, M. Bortz, J. Burger, J. Vrabec, H. Hasse: Digitalization in Thermodynamics, Chem. Ing. Tech. 2019, 91, 201-214.
• L. M. Mesquita, J. Anhäuser, D. Bellaire, S. Becker, A. Lützen, S. Kubik: Palladium(II)-Mediated Assembly of a M₂L₂ Macrocycle and M₃L₆ Cage from a Cyclopeptide-Derived Ligand, Org. Lett., 2019, 21, 16, 6442-6446
• M. Vafaeezadeh, P. Breuninger, P. Lösch, C. Wilhelm, S. Ernst, S. Antonyuk, W. R. Thiel: A Janus-type heterogeneous phase transfer catalyst for adipic acid synthesis, ChemCatChem, 2020, 12, 10, 122695
• F. Jirasek, R. Alves, J. Damay, R. Vandermeulen, R. Bamler, M. Bortz, S. Mandt, M. Kloft, H. Hasse: Machine Learning in Thermodynamics: Prediction of Activity Coefficients by Matrix Completion, J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 981-985.
• E. Kessler, L. Ninni, T. Breug-Nissen, B. Willy, R. Schneider, M. Irfan, J. Rolker, W. R. Thiel, H. Hasse, E. von Harbou: Speciation in CO₂-loaded aqueous solutions of sixteen triacetoneamine-derivates (EvAs) and elucidation of structure-property relationships, Chem. Engin. J., 2021, 229, 115999
• C. Groß, A. Omlor, T. Grimm, B. Oelkers, Y. Sun, V. Schünemann, W. R. Thiel: Iron(II) Complexes Generation of Chiral Tridentate Nitrogen Donorsa zinc and their Application in Catalytic Hydrosilylation Reactions; Zeitschrift fur Anorganische und Allgemeine Chemie, 2020, 646 (13), 968-977
• C. Groß, Y. Sun, T. Jost, T. Grimm, M. P. Klein, G. Niedner-Schatteburg, S. Becker, W.R. Thiel: Generation of a zinc and rhodium containing metallomacrocycle by rearrangement of a six-coordinate precursor complex, Chem. Commun. 2020, 56, 368-371
• S. Antonyuk, H.-J. Bart, H. Hasse, M. Ripp, S. Ripperger, R. Ulber; Die Entwicklung der Verfahrenstechnik an der TU Kaiserslautern; Chem.-Ing.-Tech. 2020 92 (8) 1011–1022
• Y. Becker, F. Schön, S. Becker, Y. Sun, W. R. Thiel: Structure-dependent Regio-selectivity of a Roll-Over Cyclopalladation Occuring at 2,2‘-Bipyridine-type Ligands, J. Organometal. Chem., 2021, 940, 121780.
• J. Damay, F. Jirasek, M. Kloft, M. Bortz, H. Hasse: Predicting Activity Coefficients at Infinite Dilution for Varying Temperature by Matrix Completion, Ind. Eng. Chem. Res. 2021, 60, 40, 14564–14578.
• Vafaeezadeh, M., Saynisch, R., Lösch, A., Kleist, W., Thiel, W. R.: Fast and Selective Aqueous-Phase Wacker Oxidation Using a Mesoporous Janus Palladium Catalys, Molecules, 2021, 26, 6450.
• Becker, Y., Huber, M., Becker, S., Sun, Y., Niedner-Schatteburg, G., Thiel, W. R.: A gas-phase study on the cyclometallation of a series of Cp*Ir(III) complexes bearing bidentate pyrimidine ligands, J. Organometal. Chem. 954-955, 2021, 122063.
• Nährig, F., Nunheim, N., Salih, K. S. M., Chung, J.-Y., Gond, D., Sun, Y., Becker, S., Thiel, W. R.: A Novel Cyclopentadienone and its Ruthenium and Iron Tricarbonyl Complexes, Eur. J. Inorg. Chem., 2021, 4832-4841.
• Malchau, C., Milbert, T., Eger, T. R., Fries, D. V., Pape, P. J., Oelkers, B., Sun, Y., Becker, S., Prosenc, M. H., Niedner-Schatteburg, G., Thiel, W. R.: A Cyclometalated NHC Iridium Complex Bearing a Cationic (η5‑Cyclopentadienyl)(η6-phenyl)iron Backbone, Chem. Eur. J. 27, 2021, e202102520.
• Vafaeezadeh, M., Weber, K., Demchenko, A., Lösch, P., Breuninger, P., Lösch, A., Kopnarski, M., Antonyuk, S., Kleist, W., Thiel, W. R.: Janus bifunctional periodic mesoporous organosilica, Chemical Communications, 2022, 58, 112-115.
• Malchau, C., Fries, D. V., Mees, Y., Jakobs, M. F., Sun, Y., Becker, S., Niedner-Schatteburg, G., Thiel, W. R.: Transition metal complexes of NHC ligands functionalized with the cationic (η5-cyclopentadienyl)(η6-phenyl)iron(II) motif, Eur. J. Inorg. Chem., 2022, e202200106.