Wouter Van Hoey

• 09/02/2026
  
• 17.00 uur
• Locatie: Campus Middelheim, G.010
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotor: Pegie Cool
• Departement Chemie

Abstract

Een van de huidige globale doelstellingen is om een duurzame wereld te creëren waarin er kan worden voldaan aan de hedendaagse noden van onze samenleving zonder toekomstige generaties te verhinderen om te voldoen aan hun eigen noden. Om deze uitdagende doelstelling te verwezenlijken is duurzame ontwikkeling belangrijker dan ooit tevoren. Daarom werd het algemene doel van deze doctoraatsthesis om met behulp van heterogene katalyse een positieve bijdrage te leveren aan de verduurzaming van verschillende processen. Het onderzoek in deze doctoraatsthesis is voornamelijk gefocust op de ontwikkeling van innovatieve CeO2 gebaseerde katalysatoren en kan opgesplitst worden in vier verschillende onderwerpen: de katalytische verbranding van vluchtige organische componenten, de plasma-katalytische conversie van CO2, de reductie van nitrobenzeen naar aniline onder invloed van licht, en de selectieve hydrodeoxygenatie van aromatische carbonaten. In de eerste plaats wordt in hoofdstuk 2, 3 en 4 de nadruk gelegd op het ontwikkelen van een innovatieve katalysator ter optimalisatie van de katalytische verbranding van tolueen (een veelgebruikte referentie voor toxische aromatische polluenten). Op basis van de behaalde resultaten kan er geconcludeerd worden dat het combineren van edelmetalen en transitiemetalen een unieke manier vormt om zowel de kost als de consumptie aan edelmetalen te drukken voor de verbranding van VOCs op industriële schaal. Ondanks de behaalde intrigerende resultaten kan er echter niet genegeerd worden dat de verbranding van koolstof-bevattende moleculen resulteert in de productie van CO2. Daarom wordt in het vijfde hoofdstuk onderzoek gedaan naar de impact van CeO2 op de plasma-katalytische conversie van CO2. Meer bepaald wordt er onderzocht of een toename in het aantal zuurstofvrije sites op het oppervlak de dissociatie van CO2 bevordert. Dit is namelijk essentieel om CO2 om te zetten in andere hernieuwbare producten. Vervolgens wordt in hoofdstuk 6 een nieuwe methode voorgesteld voor de duurzame fotochemische conversie van nitroarenen naar anilines, waarbij er gewerkt kan worden onder kamertemperatuur en atmosferische druk en er geen waterstof vereist is. Daarnaast wordt er ook onderzocht of de bekomen resultaten verbeterd kunnen worden door toevoeging van een heterogene katalysator. Ten slotte wordt in hoofdstuk 7 een uitgebreide karakterisering uitgevoerd om een dieper begrip te verkrijgen over de selectieve hydrodeoxygenatie van aromatische carbonaten wanneer commercieel beschikbare Ni-SiO2 katalysatoren gebruikt worden. Het begrijpen van de onderliggende reden voor de opmerkelijke activiteit is triviaal omdat de succesvolle hydrodeoxygenatie zorgt voor een volgende stap in de ontwikkeling van bio-gebaseerde componenten vertrekkende van hout.

Donja Baetens

• 30/01/2026
  
• 14.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.5
• Promotor: Siegfried Denys
• Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Abstract

De luchtkwaliteit binnenshuis wordt steeds meer erkend als een belangrijk probleem voor de volksgezondheid, aangezien mensen het grootste deel van hun tijd binnenshuis doorbrengen. Van de aanwezige polluenten binnenshuis zijn fijn stof (PM) en vluchtige organische stoffen (VOS) bijzonder zorgwekkend vanwege hun gezondheidseffecten en hun brede voorkomen in gebouwen. Hoewel luchtzuiveringstechnologieën de blootstelling kunnen verminderen, richten de meeste systemen zich slechts op één type verontreiniging, namelijk deeltjes of gasvormige stoffen. Dit proefschrift onderzoekt de integratie van elektrostatische precipitatie (ESP) en fotokatalytische oxidatie (PCO) in één enkel apparaat om PM en VOS tegelijkertijd te kunnen verwijderen. De hypothese is dat door PCO in het collectorgedeelte van een tweetraps ESP-reactor te integreren, gelijktijdige verwijdering mogelijk wordt en de noodzaak om de ESP te reinigen kan worden verminderd door afgezette deeltjes af te breken.

Er werd een gecombineerde ESP-PCO-reactor ontwikkeld met een fotokatalytische coating op de collectorplaten en UV-lampen ertussen, alsook multifysische modellen die de onderliggende processen beschrijven. Eerst werd de ESP-functionaliteit onderzocht om de totale en fractionele verwijderingsefficiëntie van PM en de ozonemissie te bepalen. Vervolgens werd de fotokatalytische coating afzonderlijk onderzocht op fotokatalytische verwijdering van VOS (aceetaldehyde), waarbij verschillende metalen substraten, aantal coatinglagen, inlaatconcentratie en relatieve vochtigheid werden bestudeerd. Er werden ook fotokatalytische roetafbraakexperimenten uitgevoerd om de verwijdering van afgezet PM te evalueren. Daarna werd de verwijdering van aceetaldehyde onderzocht in de volledige ESP-PCO-reactor om de functionaliteit van PCO en ESP te beoordelen in termen van ‘clean air delivery rate’ (CADR) en ‘single-pass removal efficiency’ (SPRE). Activering van de ionisatiesectie resulteerde in een verwijdering van aceetaldehyde die vergelijkbaar was met fotokatalytische verwijdering. De combinatie van ESP en PCO leverde de hoogste verwijdering op, hoewel synergetische effecten niet werden vastgesteld.

Ten slotte werden multifysische modellen voor ESP en PCO ontwikkeld om luchtstroming, elektrisch veld, ionentransport, oplading en transport van PM, aceetaldehydetransport, lichtverdeling en fotokatalytische kinetiek te beschrijven. De modellen bieden inzicht in de invloed van plaatafstand, stralingsverdeling en elektrische veldeffecten, terwijl ze mogelijkheden voor optimalisatie van het systeem identificeren. Over het algemeen toont dit proefschrift de haalbaarheid aan van de integratie van PCO in een tweetraps ESP voor luchtzuivering binnenshuis. Het gecombineerde systeem kan zowel PM als VOS verwijderen en heeft het potentieel om accumulatie van PM op de collectorplaten te verminderen. Echter, de resultaten wijzen op uitdagingen op het gebied van ontwerp, materiaal en modellering die verdere ontwikkeling vereisen.

Jan Morez

• 29/01/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.005
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotoren: Jan Sijbers & Ben Jeurissen
• Departement Fysica

Abstract

Diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) biedt een unieke manier om het menselijk brein non-invasief in beeld te brengen. Door acquisitieparameters zorgvuldig te wijzigen, kan het dMRI-signaal de beweging van watermoleculen in biologische weefsels meten, waardoor belangrijke informatie over de weefselstructuur wordt onthuld. Dit signaal is echter onderhevig aan ruis en andere ongewenste elektromagnetische effecten die de signaal-ruisverhouding verlagen. Efficiënte acquisitieschema's en robuuste schatters zijn nodig om nauwkeurige en precieze weefselmaps te verkrijgen. In dit proefschrift hebben we onze inspanningen gericht op het verbeteren van de nauwkeurigheid, precisie, generaliseerbaarheid en toepasbaarheid van verschillende dMRI-analysemethoden.

Constrained spherical deconvolution (CSD) is een populaire dMRI-techniek om de lokale weefseldichtheden en hun oriëntaties af te leiden in het menselijk brein, dat uit cerebrospinaal vocht, anisotrope witte stof en isotrope grijze stof bestaat. Dit wordt bereikt door het samplen van de q-ruimte, de ruimte van q-vectoren waarvan de richting en grootte respectievelijk de richting en hoeveelheid diffusieweging bepalen. Door het samplen van de q-ruimte in meerdere shells, kunnen de weefseldichtheden en hun oriëntaties geschat worden door dit multi-shell dMRI-signaal te deconvolueren met de respectievelijke responsfuncties voor witte stof, grijze stof en cerebrospinaal vocht. Deze responsfuncties worden vaak ontbonden in sferische harmonische (SH) basisfuncties. Als de sampling niet-sferisch is, door niet-lineariteit van de magnetische gradiënten of intentioneel zoals Cartesiaanse sampling, zullen de geschatte weefselmaps vertekeningen vertonen. Om dit tegen te gaan, hebben we een compact responsfunctiemodel gebruikt dat rekening houdt met niet-sferische sampling. Op multi-shell data levert onze methode fiber orientation density functies en weefseldichtheden op die niet te onderscheiden zijn van die geschat met SH basisfuncties. Op Cartesiaanse data zijn de schattingen vergelijkbaar met die uit multishell data, waardoor het aantal datasets dat met CSD wordt geanalyseerd aanzienlijk wordt uitgebreid. Bovendien kan met de methode rekening worden gehouden met niet-lineaire gradiënten, wat resulteert in nauwkeurigere weefseldichtheden en connectiviteitsmetrieken. ​ ​

Q-space trajectory imaging is een dMRI-techniek waarbij tijdsvariërende q-vectoren het signaal gevoelig maken voor microscopische variaties in heterogene weefsels. Door het dMRI-signaal te modelleren met een diffusietensordistributie (DTD), maakt deze methode het mogelijk om variaties in diffusiviteit te onderscheiden van microscopische anisotropie, oriëntatiedispersie en combinaties van meerdere isotrope diffusiviteiten. Om de schatting van de DTD parameters te verbeteren, stellen we een efficiënt acquisitieschema voor dat geoptimaliseerd is voor de meest gebruikte QTI-afgeleide microstructurele parameters. Een iteratief herwogen kleinste kwadraten schatter wordt gebruikt om de bias en precisie van de DTD parameters verder te verbeteren. ​ ​

Jonathan Sanctorum

• 13/01/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, Q.001
• ​Online Doctoraatsverdediging
• Promotoren: Jan Sijbers & Jan De Beenhouwer
• Departement Fysica

Abstract

Röntgenfasecontrastbeeldvorming staat bekend om zijn hoog contrast in zachte weefsels en lichte materialen, zeker in vergelijking met conventionele transmissiecontrastbeeldvorming. Hierdoor is het een waardevolle techniek voor (bio)medische toepassingen en niet-destructief onderzoek. Naast transmissie- en fasecontrast is donkerveldcontrast een derde contrasttype dat recent veel belangstelling heeft gewekt vanwege zijn unieke vermogen om de aanwezigheid van niet-resolveerbare microstructuren te detecteren. Zowel fase- als donkerveldcontrast zijn gerelateerd aan de röntgenbrekingsindex van het materiaal, maar in tegenstelling tot fasecontrast is donkerveldcontrast het gevolg van fluctuaties in de brekingsindex die niet rechtstreeks door het beeldvormingssysteem kunnen worden waargenomen. Opmerkelijk is dat alle drie de contrasttypen in één experiment kunnen worden gemeten met behulp van speciale röntgenfasecontrastbeeldvormingssystemen. De introductie van compacte, laboratoriumgebaseerde systemen voor fasegevoelige röntgenbeeldvorming heeft geleid tot een groeiend aantal toepassingen. Optimalisatie van conventionele röntgenbeeldvormingssystemen is vaak gebaseerd op Monte Carlo-simulaties, waarbij stochastische modellen worden gebruikt om de fysische processen te simuleren. In dit werk wordt een verzameling tools gepresenteerd die tegemoet wil komen aan de eisen die gesteld worden aan Monte Carlo-simulaties voor het ontwerp van röntgenfasecontrastbeeldvormingssystemen. Twee röntgenfasecontrastbeeldvormingsmethoden, die beide gebruik maken van roosters, staan hierbij centraal: roosterinterferometrie en randbelichting. Eerst wordt de realisatie van röntgenfasecontrastsimulaties voor roosterinterferometrie gedemonstreerd met het Monte Carlo-raamwerk GATE, gebruikmakende van een hybride simulatie-aanpak die Monte Carlo-simulaties combineert met fysische optica. Hoewel dit simulatieraamwerk ook geschikt is voor simulaties van randbelichting, staan Monte Carlo-simulaties erom bekend dat ze zeer tijdrovend zijn, met name voor parameterstudies. Om deze limitering aan te pakken, wordt het concept van de virtuele roosters geïntroduceerd. Door de roosters in de simulatie te vervangen door virtuele roosters, kunnen de parameters van de roosters na de simulatie worden gewijzigd, waardoor de totale simulatietijd aanzienlijk wordt verkort. Dit concept wordt vervolgens gebruikt voor het ontwerp van randbelichtingsroosters om de FleXCT micro-CT-scanner uit te breiden tot een fasegevoelig röntgenbeeldvormingssysteem. Tenslotte wordt het benchmarken van simulaties van röntgenbeeldvorming met meerdere contrasten behandeld. De referentiewaarden die nodig zijn voor benchmarking zijn in het bijzonder moeilijk te bepalen voor het donkerveldcontrast. In de tekst wordt een praktische methode gepresenteerd, gebaseerd op de virtuele roosters, om direct referentiewaarden voor alle drie de contrasttypen te schatten uit de gesimuleerde röntgenfotontrajecten, waardoor efficiënte benchmarking mogelijk wordt.

Salma Haidar

• 13/01/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Middelheim, A.143
• ​Online Doctoraatsverdediging
• Promotoren: José Oramas Mogrovejo
• Departement Informatica

Abstract

Hyperspectrale beeldvorming (HSI) combineert digitale beeldvorming met spectroscopie en legt honderden aaneengesloten golflengtebanden per pixel vast. Dit resulteert in een driedimensionale “hypercube” die ruimtelijke en spectrale informatie integreert en krachtige mogelijkheden biedt voor materiaalanalyse, milieumonitoring en meer. Tegelijkertijd brengt HSI ook uitdagingen met zich mee: hoge dimensionaliteit, beperkte geannoteerde data en zware rekenkundige vereisten.

Mijn proefschrift pakt deze uitdagingen aan via drie complementaire benaderingen. Ten eerste ontwikkel ik een deep learning raamwerk voor multi label classificatie dat sterke prestaties laat zien in complexe, gemengde scènes en de beperkingen van gangbare annotatiepraktijken blootlegt. Ten tweede onderzoek ik zelf gecontroleerd contrastief leren om de classificatienauwkeurigheid te verbeteren bij beperkte supervisie, waarbij aanzienlijke winst wordt aangetoond in uiteenlopende datasets. Ten derde pas ik explainability gedreven dimensionale reductie toe om de meest informatieve spectrale banden te identificeren, waardoor redundantie wordt verminderd terwijl de nauwkeurigheid behouden blijft of zelfs toeneemt.

Gezamenlijk tonen deze bijdragen aan dat op maat gemaakte representatie leerstrategieën en explainability gedreven dimensionale reductie kunnen leiden tot hyperspectrale classificatiemodellen die accuraat, computationeel efficiënt en goed aanpasbaar zijn aan uitdagende data omstandigheden. De resultaten wijzen op praktische mogelijkheden om hyperspectrale beeldanalyse te verbeteren en openen perspectieven voor verdere verkenning in uiteenlopende toepassingsdomeinen.