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Forschungsthema 'Mesoporöse Kohlenstoffe für Energiematerialien'

Mesoporöse Kohlenstoffe für Energiematerialien

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Warum beschäftigen wir uns mit mesoporösem nicht-graphitischen Kohlenstoff?

Nicht-graphitischer Kohlenstoff spielt für die Energiewende eine wichtige Rolle, da er sowohl in Batterien als auch in der Elektrokatalyse genutzt werden kann. Vor allem mesoporöser Kohlenstoff in seiner nicht-graphitischer Form liefert vielversprechende Ergebnisse als Anodenmaterial in Natrium-Ionen-Batterien und als Trägermaterial für elektrokatalytische Anwendungen. Die Performance hängt dabei sehr stark von dem Porensystem – vor allem der Porenverknüpfung – ab, weshalb die Templatierung genau verstanden werden muss. In der AG Smarsly erfolgt dies durch eine systematische Anpassung des Templats und der Synthesebedingungen in Kombination mit einer detailreichen Charakterisierung der Porenstruktur.

 

Neben der Morphologie spielt die atomare Ordnung des Kohlenstoffmaterials eine zentrale Rolle, welche von den Edukten sowie der Carbonisierungstemperatur abhängt. Die Variation dieser Parameter gepaart mit einer sorgfältigen Mikrostrukturanalyse mittels Röntgendiffraktometrie und Raman-Spektroskopie stellt eine Expertise unserer AG dar.

 

 

Aktuelle Forschungsprojekte / Ansprechpartner

Während Chantal in ihrem Promotionsprojekt die Kohlenstoffmikrostruktur und Morphologie mesoporöser nicht-graphitischer Kohlenstoffanoden mit deren elektrochemischen Eigenschaften in Natrium-Ionen-Batterien in Verbindung setzt, untersucht Lysander mesoporöse Dünnfilme aus nicht-graphitischem Kohlenstoff als Trägermaterial für die Elektrokatalyse. Kommt gerne im Büro B 29 oder B 8 vorbei, falls ihr an einer Bachelor-/Master- oder Vertiefungsarbeit Interesse habt!

 

Weiterführende Literatur

Peering into the structural evolution of glass-like carbons derived from phenolic resin by combining small-angle neutron scattering with an advanced evaluation method for wide-angle X-ray scattering
F. Badaczewski, M.O. Loeh, T. Pfaff, S. Dobrotka, D. Wallacher, D. Clemens, J. Metz, B. M. Smarsly (2019). Carbon, 141, 169-181.
DOI: 10.1016/j.carbon.2018.09.025

Hard-templating of carbon using porous SiO2 monoliths revisited - Quantitative impact of spatial confinement on the microstructure evolution
M.O. Loeh, F. Badaczewski, M. von der Lehr, R. Ellinghaus, S. Dobrotka, J. Metz, B. M. Smarsly (2018). Carbon, 129, 552-563.
DOI: 10.1016/j.carbon.2017.12.044

Lignin-Derived Mesoporous Carbon for Sodium-Ion Batteries: Block Copolymer Soft Templating and Carbon Microstructure Analysis
C. Glatthaar , M. Wang, L.Q. Wagner , F. Breckwoldt , Z. Guo, K. Zheng, M. Kriechbaum, H. Amenitsch, M.-M. Titirici, B.M. Smarsly (2023). Chem. Mater. 35, 24, 10416-10433.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01520

X-ray Scattering of Non-Graphitic Carbon: An Improved Method of Evaluation
W. Ruland, B. M. Smarsly (2002). J. Appl. Cryst., 35, 624-633.
DOI: 10.1107/S0021889802011007