14.01.2014 Max Schiewer

MesostrukturierungMesostrukturierung

1. Syntheseziele

2. Synthesemethoden

3. Probleme

4. Anwendung

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1. Syntheseziele1. Syntheseziele

Oberflächenmaximierung

Zugänglichkeit der aktiven Stellen

Stabilität der Struktur

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2. Synthesemethoden2. Synthesemethoden

Harte Template :

- viel organisches Lösungsmittel

- teure Reagenzien (Precursors, Surfactants)

- Entfernung des Templats

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TemplateTemplate

1. Einlagern des Precursors

2. Hitzebehandlung des Precursors

14.01.2014 T. Valdes-Solis, A.B. Fuertes, Materials Research Bulletin 41, 2006, 2187-2197

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TemplateTemplate

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TemplateTemplate

1. Einlagern des Precursors

2. Hitzebehandlung des Precursors

3. Templatentfernung

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TemplateTemplate

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EndstrukturEndstruktur

Füllvolumendichte

Struktur des Templats

Inverse Struktur des Templats

=> nanostructured material

Kleine Partikel ( < 100nm)

=> nanoparticulate material

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TemplateTemplate

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TemplateTemplate

Weiche Template :

- Polares Lösungsmittel

- Precursor (metallische Alkoxide)

- Amphiphile Blockcopolymere als Template

14.01.2014 I.E. Rauda, V. Augustyn, Acc. of Chem. Res., 2013, 1113-1124

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TemplateTemplate

Bildung von Mizellen

Anlagerung des Precursors an Mizelle

Verlinken des Precursors

Thermische Behandlung

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2. Synthesemethoden2. Synthesemethoden

Ostwald Reifung:

Auflösen von kleinen Kristallen/Sol-Partikeln und Rekristallisation des aufgelösten Materials an größere Kristalle/Sol-Partikel.

14.01.2014 http://upload.wikimedia.org/wikibooks/de/thumb/7/74/DeltaG_rKrit_2.PNG/250px-DeltaG_rKrit_2.PNG

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Ostwald ReifungOstwald Reifung

Erreichen der kritischen Keimgröße r*

Übersättigung der Lösung

14.01.2014 C. Yec, Z. H.C., J. Mater. Chem. A, 2013, DOI: 10.1039/C3TA14203E

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Ostwald ReifungOstwald Reifung

Hohlkörperbildung

Hülle bestehend aus größeren Kristallen

Antrieb: Verringern der Grenzflächenenergie

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Ostwald ReifungOstwald Reifung

Symmetrisch oder Asymmetrisch :

Packung und Größe der Kristalle

Rekristallisationsbedingungen

14.01.2014 C. Yec, Z. H.C., J. Mater. Chem. A, 2013, DOI: 10.1039/C3TA14203E

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Ostwald ReifungOstwald Reifung

i) central hollowing

ii) core- and york-Shell

iii) off-centre core or yolk

iv) Kombination von i - iii

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3. Probleme3. Probleme

Entfernung des Templats

Strukturkontrolle

Hierarchisch-poröse Strukturen

Ostwald Reifung

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4. Anwendung4. Anwendung

Pseudocapacitors (Redoxreaktionen):

Elektronen und Ionentransport

Hohe Oberfläche/Porosität -> schneller Diffusion

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PseudocapacitorPseudocapacitor

1. Ionenintercalation

2. Elektrochemische Ionenabsorption

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QuellenQuellen

T. Valdes-Solis, A.B. Fuertes, Materials Research Bulletin 41, 2006, 2187-2197

L. Chuenchom, R. Kraehnert, Royal Soc. of Chem., Soft Matter, 2012, 10801-10812

C. Yec, Z. H.C., J. Mater. Chem. A, 2013, DOI: 10.1039/C3TA14203E

I.E. Rauda, V. Augustyn, Acc. of Chem. Res., 2013, 1113-1124

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/de/thumb/7/74/DeltaG_rKrit_2.PNG/250px-DeltaG_rKrit_2.PNG (13.01.2014)