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Development of continuous two-dimensional defect-free materials by liquid-metal catalytic routes

Descripción del proyecto

Planteamientos avanzados para la fabricación en serie de materiales bidimensionales

Los materiales bidimensionales (2D) como el grafeno, el nitruro de boro hexagonal y el siliceno esconden un gran potencial para futuras aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, la falta de métodos de síntesis eficaces y ecológicos limita su uso práctico. Los catalizadores de metal líquido ofrecen una alternativa prometedora a los catalizadores sólidos para la producción continua de materiales 2D de alta calidad. Así las cosas, los conocimientos sobre las propiedades catalíticas de estos catalizadores son limitados. El proyecto LMCat, financiado con fondos europeos, pretende crear un laboratorio central que, en colaboración con equipos científicos y de ingeniería europeos, desarrolle metodologías avanzadas para estudiar reacciones químicas en catalizadores fundidos. La investigación propuesta establecerá la primera fabricación en serie eficiente de materiales 2D, lo que abrirá la posibilidad de explotar las propiedades de los materiales 2D en aplicaciones a escala industrial y dispositivos de uso cotidiano.

Objetivo

Two-dimensional materials (2DMs) such as graphene, hexagonal boron nitride, silicene and others, are currently amongst the most intensively studied classes of materials that hold great promise for future applications in many technological areas. However, the main hurdle against practical utilization of 2DMs is the lack of effective mass production techniques to satisfy the growing qualitative and quantitative demands for scientific and technological applications. The current state-of-the-art synthesis method of 2DMs involves the dissociative adsorption of gas-phase precursors on a solid catalyst. This process is slow by nature, inefficient, and environmentally unfriendly.
Our analysis and recent experimental evidence suggest that using liquid metal catalysts (LMCats) instead of solid ones bears the prospect of a continuous production of 2DMs with unprecedented quality and production speed. However, the current knowledge about the catalytic properties of LMCats is extremely poor, as they had no technological significance in the past. In fact, there exist no well-established experimental facilities, nor theoretical frameworks to study the ongoing chemical reactions on a molten surface at elevated temperatures and under a reactive gas atmosphere.
Our aim is to establish a central lab under supervision/collaboration of several scientific/engineering teams across Europe to develop an instrumentation/methodology capable of studying the ongoing chemical reactions on the molten catalyst, with the goal to open two new lines of research, namely in situ investigations on the catalytic activity of LMCats in general, and unravelling the growth mechanisms of 2DMs on LMCat surfaces in specific. The gained knowledge will be used to establish the first efficient mass production method for 2DMs using the new LMCat technology. This will open up the possibility of exploiting the unique properties of 2DMs on an industrial scale and in every day devices.

Convocatoria de propuestas

H2020-FETOPEN-2016-2017

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Convocatoria de subcontratación

H2020-FETOPEN-1-2016-2017

Régimen de financiación

RIA - Research and Innovation action

Coordinador

UNIVERSITEIT LEIDEN
Aportación neta de la UEn
€ 614 875,00
Dirección
RAPENBURG 70
2311 EZ Leiden
Países Bajos

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Región
West-Nederland Zuid-Holland Agglomeratie Leiden en Bollenstreek
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 614 875,00

Participantes (5)