Abstract: Het gebruik van plasmon-actieve nanodeeltjes heeft de laatste 10 jaar zeer veel interesse gewekt bij onderzoekers in verschillende toepassingsdomeinen zoals fotokatalyse of oppervlakte versterkte Raman spectroscopie. Er is echter een grote limiterende factor bij het gebruik van edelmetaal nanodeeltjes zoals goud en zilver en dat is de stabiliteit. Deze oxideren en aggregeren snel, zeker in oxidatieve omgeving zoals in lucht. Een interessante aanpak om plasmon-actieve nanodeeltjes te stabiliseren, is om ze te omgeven in een schil, met andere woorden om een kern-schil nanodeeltje te vormen. Er zijn een heel aantal verschillende manieren waarop kern-schil nanodeeltjes gesynthetiseerd kunnen worden. In eerste instantie werden metaal nanodeeltjes omgeven door een (dunne) TiO2 laag. Afhankelijk van de hoeveelheid TiO2 precursor kon de dikte van de laag gecontroleerd worden tot enkele nanometers dik. De stalen werden getest voor de fotokatalytische afbraak van een vaste laag stearinezuur waarbij toevoeging van 2 wt% metaal@TiO2 op P25 leidde tot een significante verbetering in afbraakefficiëntie in vergelijking met zuiver P25. Een andere manier voor het stabiliseren van metaal nanodeeltjes is door ze te omgeven met een polymeerschil. Op deze manier kon de laagdikte gecontroleerd worden met sub-nanometer controle wat een zeer belangrijke factor is voor de hoeveelheid near-field versterking dat buiten de polymeer schil kan gaan. Een XTT test werd uitgevoerd om te bepalen wat de zuurstofactivatie snelheid was van goud en zilver (en goud-zilver bimetallische) nanodeeltjes, al dan niet omgeven door een (niet-)geleidende polymeer laag. Wanneer de stalen gecoat werden met vier niet-geleidende polymeerlagen zakte de zuurstofactivatie nagenoeg tot nul. Aan de andere kant, als goud nanodeeltjes werden omgeven door een geleidende schil was er nog steeds zuurstofactivatie, hoewel lager dan in het geval van goud zonder laag. Het laatste deel van deze thesis focuste meer op mogelijke toepassingen in luchtzuivering. In dit werk werd een glazen buis, gecoat aan de binnenkant met (Ag@polymer gemodificeerd) TiO2, als een spiraal rond een UVA lamp gewikkeld. De geoptimaliseerde spiraalreactor werd dan vergeleken met een conventionele cilindervormige fotoreactor, met dezelfde dimensies en totale katalysatorbelading, over een grote range aan experimentele condities. Uit de resultaten bleek dat de spiraalreactor significant betere afbraakefficiënties vertoonde in vergelijking met de conventionele cilindervormige reactor over een grote range aan debieten. Een adsorptiestap in combinatie met de geoptimaliseerde spiraalreactor zou kunnen leiden tot een zeer krachtige luchtzuiveringstechnologie.

Abstract: In this thesis we investigate the emergence of new phenomena in multigap superconductors and multicomponent Ginzburg-Landau theories in the presence of intraband and cross-band pairing. The first part contains a review of emergent phenomena in superconductors with only intraband pairing, in particular the mechanism behind gap resonances which are accompanied by Higgs and Leggett modes. Then we study the gap resonances induced by two-dimensional quantum confinement and describe its spatial profile using the Bogoliubov-de Gennes equations. In the second part we describe the conditions where the cross-band pair formation is feasible. Using the formalism of Green functions we obtain the equations governing the interplay between intraband and cross-band pairing. Also, we derived the Ginzburg-Landau equations considering both intraband and cross-band pairing. Finally, we describe the crossover between the intraband-dominated and crossband-dominated regimes. These two are delimited by a tendency towards a gapless state. When a magnetic field is applied close to the gapless state, we found new arrangements of vortices like square lattices, stripes, labyrinths or of vortex clusters. The experimental signatures and consequences of crosspairing are discussed for MgB2 and Ba0.6K0.4Fe2As2.

Abstract: A combination of a gliding arc plasmatron (GAP) reactor and a newly designed tubular catalyst bed (N-bed) was applied to investigate the post-plasma catalytic (PPC) effect for dry reforming of methane (DRM). As comparison, a traditional plasma catalyst bed (T-bed) was also utilized. The post-plasma catalytic effect of a Ni-based mixed oxide (Ni/MO) catalyst with a thermal catalytic performance of 77% CO2 and 86% CH4 conversion at 700 ℃ was studied. Although applying the T-bed had little effect on plasma based CO2 and CH4 conversion, an increase in selectivity to H2 was obtained with a maximum value of 89% at a distance of 2 cm. However, even when only α-Al2O3 packing material was used in the N-bed configuration, compared to the plasma alone and the T-bed, an increase of the CO2 and CH4 conversion from 53% and 53% to 69% and 69% to 83% was achieved. Addition of the Ni/MO catalyst further enhanced the DRM reaction, resulting in conversions of 79% for CO2 and 91% for
CH4. Hence, although no insulation nor external heating was applied to the N-bed post plasma, it provides a slightly better conversion than the thermal catalytic performance with the same catalyst, while being fully electrically driven. In addition, an enhanced CO selectivity to 96% was obtained and the energy cost was reduced from ~ 6 kJ/L (plasma alone) to 4.3 kJ/L. To our knowledge, it is the first time that a post-plasma catalytic system achieves this excellent catalytic performance for DRM without extra external heating or insulation.

Abstract: Hydrogen adsorption on boron and nitrogen doped graphene is investigated in detail by means of first-principles calculations. A comprehensive study is performed of the structural, electronic, and magnetic properties of chemisorbed hydrogen atoms and atom pairs near the dopant sites. The main effect of the substitutional atoms is charge doping which is found to greatly affect the adsorption process by increasing the binding energy at the sites closest to the substitutional species. It is also found that doping does not induce magnetism despite the odd number of electrons per atom introduced by the foreign species, and that it quenches the paramagnetic response of chemisorbed H atoms on graphene. Overall, the effects are similar for B and N doping, with only minor differences in the adsorption energetics due to different sizes of the dopant atoms and the accompanying lattice distortions.