Untersuchungen zur Herstellung strukturierter, nanoporöser Silica – Gele

Synthesis and characterisation of structured, nanoporous silica – gels

Nanoporöse Materialien, die über neuartige Synthesewege hergestellt werden, haben in jüngster Zeit vor allem auf speziellen Anwendungsgebieten, wie Membranen, Multilayerbauteilen oder nanostrukturierten Verbundmaterialien verstärkt für Aufsehen gesorgt. Dadurch ist der Sol – Gel – Prozess, insbesondere wegen seiner Möglichkeit sowohl Monolithe als auch dünne Schichten herzustellen in den Blickpunkt des Interesses gerückt. Durch Steuerung der Synthesebedingungen und gezielte Optimierung des HerstNanoporöse Materialien, die über neuartige Synthesewege hergestellt werden, haben in jüngster Zeit vor allem auf speziellen Anwendungsgebieten, wie Membranen, Multilayerbauteilen oder nanostrukturierten Verbundmaterialien verstärkt für Aufsehen gesorgt. Dadurch ist der Sol – Gel – Prozess, insbesondere wegen seiner Möglichkeit sowohl Monolithe als auch dünne Schichten herzustellen in den Blickpunkt des Interesses gerückt. Durch Steuerung der Synthesebedingungen und gezielte Optimierung des Herstellungsprozesses können Porosität und andere Materialeigenschaften variiert werden, denn davon hängen Fließ- und Transporteigenschaften, katalytische Aktivität, Effizienz bei Separationsprozessen oder Adhäsionseigenschaften von Materialien dieser Stoffe ab. So werden beispielsweise akustisches Verhalten und Transporteigenschaften von der Oberflächenstruktur und den vorhandenen Poren beeinflusst. Ein Ziel aktueller Forschung ist es deshalb, Nanokomposite definierter Gestalt und Porosität zu konstruieren. Bei der Herstellung von Materialien, die für solche Anwendungen in Frage kommen, ist es also entscheidend, dass die gewünschte Struktur und die damit verbundenen Eigenschaften durch gezielte Synthese auf das Endprodukt übertragen werden können. Ein neuer Trend bei ihrer Herstellung ist der Einsatz von Templaten, z.B. organischen Verbindungen, die gezielt auf die Struktur dieser Materialien Einfluss nehmen. Eine Optimierung der Synthesebedingungen kann erreicht werden, indem man zu einer schrittweisen Synthese übergeht. Ausgangspunkt dieser step by step Synthese ist eine flüssigkristalline Tensidphase. Der anorganische Prekursor wird in dieser voraggregierten Phase gelöst ohne sie dabei zu verändern. Damit entsteht die hochgeordnete Struktur nicht erst in einem nicht kontrollierbaren Zusammenspiel von Prekursor und Templat, sondern kann systematisch eingestellt werden. Die Ordnung der voraggregierten Templatphase kann durch eine gezielte Temperaturänderung oder das Anlegen äußerer Felder (Magnetfelder) erhöht werden.show moreshow less
The advantageous optical, acoustical and mechanical properties of aerogels result from a combination of a solid matrix with air filled nanopores. The aim of this study was to point out the connection between the chemistry of the sol gel process and the structure of these gels. This work also shows how the structure of the arogels influences the properties of these materials. Though a lot of research has been dedicated to this field, a chemical design of aerogel properties is not yet possible andThe advantageous optical, acoustical and mechanical properties of aerogels result from a combination of a solid matrix with air filled nanopores. The aim of this study was to point out the connection between the chemistry of the sol gel process and the structure of these gels. This work also shows how the structure of the arogels influences the properties of these materials. Though a lot of research has been dedicated to this field, a chemical design of aerogel properties is not yet possible and there is no detailed understanding, how the structure influences the properties of these aerogels. This lack of understanding attracted a lot of research work of hybrid materials in the last few years. The current research focuses more and more on highly ordered materials. Technological applications lie in the field of catalyses, adsorbents and membranes. In order to synthesize structured, porous materials, a new procedure was used: lyotropic mesophases with rod like aggregates or bilayer structures were used as templates for the pores and the structure of the surrounding ceramic, obtained through the sol - gel - process. An important aspect of this work is therefore the examination of the mesophases, which is prerequisite for the template synthesis. Of interest was if these phases could be aligned by the magnetic field. An additional focus was also if these phases are suited for the sol - gel - process.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Chemie
Author: Annette Fischer
Advisor:Prof. Dr. Heinz Hoffmann
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:02.11.2004
Year of Completion:2004
SWD-Keyword:Lamellare Phase; Template-Effekt
Tag:Silica –Gele; Templatsynthese; nanoporöse Materialien
Silica –gels; lamellar phase; nanoporous; step by step synthesis; structured material
Dewey Decimal Classification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
RVK - Regensburg Classification:VE 5070
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-1278
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):16.12.2004