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Forschungsthema 'Polymersynthese und Templatierung von Metalloxiden'

Polymersynthese und Templatierung von Metalloxiden

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Warum beschäftigen wir uns mit mesoporösen Materialien?

Geordnet mesoporöse Metalloxide bieten eine um Vielfache größere Oberfläche als kompakte Pulver und finden daher Anwendung als vielversprechende Modellmaterialien für unter anderem die heterogene Katalyse, Speicherung von Gasen und Energiegewinnung. Die Porengestalt und –größe hängt von dem Polymer ab, mit welchem das Metalloxid templatiert wird. Durch die in der AG Smarsly etablierten Synthesen von sowohl Polymeren als auch mesoporösen Metalloxiden lassen sich systematisch Porenstrukturen mit gezielter Geometrie und Größe herstellen, um den Zusammenhang zwischen Porosität und Materialeigenschaften zu verstehen.

Die detaillierte Analyse des Porensystems gehört neben der Synthese zu einer Kerndisziplin unserer AG und erfolgt mittels Elektronenmikroskopie, Physisorption, Kleinwinkelstreuung und Tomographie bis in den einstelligen Nanometerbereich hinein.

 

 

Aktuelle Forschungsprojekte / Ansprechpartner

In seinem Promotionsprojekt synthetisiert Lysander Block-Copolymere und daraus mesoporöse Iridiumoxid-Dünnfilme mit variabler Porengröße und Wanddicke, um den Einfluss der Porenstruktur auf die Stabilität des Elektrokatalysators in der sauren Wasserlektrolyse zu untersuchen.
Kommt gerne im Büro B 8 vorbei, falls ihr an einer Bachelor-/Master- oder Vertiefungsarbeit Interesse habt!

 

Weiterführende Literatur

Within his research project, Lysander is synthesizing block copolymers and with these, mesoporous iridium dioxide thin films of tailored pore size and wall thickness. The aim is to study the influence of the pore structure on the stability of the electrocatalyst in the acidic water electrolysis. Feel free to stop by office B 8 if you are interested in a Bachelor’s/Master’s or advanced thesis!

 

Further Reading

Impact of Aliovalent / Isovalent Ions (Gd, Zr, Pr, and Tb) on the Catalytic Stability of Mesoporous Ceria in the HCl Oxidation Reaction
P. Cop, R. Maile, Y. Sun, O. Khalid, I. Djerdj, P. Esch, S. Heiles, H. Over, B. M. Smarsly (2020). ACS Appl. Nanomat., 3, 7406 - 7419.
DOI: 10.1021/acsanm.0c00994

Comparison of In-Plane Stress Development in Sol–Gel- and Nanoparticle-Derived Mesoporous Metal Oxide Thin Films
P. Cop, S. Werner, K. Hess, R. Meinusch, B.M. Smarsly H. Kozuka(2019). Langmuir, 35, 50, 16427-16437.
DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b02455

Comparative Microstructural Analysis of Non-graphitic Carbons by Wide-angle X-ray and Neutron Scattering
T. Pfaff, F.  Badaczewski, M. O. Loeh, A. Franz, J.-U. Hoffmann, M. Reehuis, W. G. Zeier, B. M. Smarsly (2019). The Journal of Physical Chemistry C, 123, 20532 - 20546. 
DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b03590

In-plane stress development in mesoporous thin films
P. Cop, S. Kitanom, K. Niinuma, B.M. Smarsly, H. Kozuka (2018). Nanoscale, 10(15), 7002-7015.
DOI: 10.1039/C8NR00793D

Sustainable and surfactant-free high-throughput synthesis of highly dispersible zirconia nanocrystals
C. Suchomski, D.J. Weber, P. Dolcet, A. Hofmann, P. Voepel, J. Yue, M. Einert, M. Moeller, S. Werner, S. Gross, I. Djerdj, T. Brezesinski, B.M. Smarsly (2017). J. Mater. Chem. A, 5(31), 16296-16306.
DOI: 10.1039/C7TA02316B

Mesoporous niobium-doped titanium dioxide films from the assembly of crystalline nanoparticles: study on the relationship between the band structure, conductivity and charge storage mechanism
J. Yue, C. Suchomski, P. Voepel, R. Ellinghaus, M. Rohnke, T. Leichtweiss, M.T. Elm, B. M. Smarsly (2017). J. Mater. Chem. A, 5(5), 1978-1988.
DOI: 10.1039/C6TA06840E

Polymer-Templated Mesoporous Li4Ti5O12 as a High-Rate and Long-Life Anode Material for Rechargeable Li-Ion Batteries
J. Yue, C. Suchomski, T. Brezesinski, B. M. Smarsly (2015). ChemNanoMat, 1, 415 – 421.
DOI: 10.1002/cnma.201500078

Poly(ethylene oxide)- block -poly(hexyl acrylate) Copolymers as Templates for Large Mesopore Sizes─A Detailed Porosity Analysis
L.Q. Wagner , E. Prates da Costa , C. Glatthaar , F. Breckwoldt , M. Zecca, P. Centomo, X. Huang, C. Kübel, H. Schlaad, M. Kriechbaum, H. Amenitsch, M. Thommes, B.M. Smarsly (2023). Chem. Mater. 35, 23, 9879-9899.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01255