Titelaufnahme
Titelaufnahme
- TitelEinfluss der Porengrenzfläche mesoporöser Materialien auf die Benetzung mit Wasser als Gast-Spezies / Yanjing Zhao ; Erstgutachter Prof. Dr. Claudia Schmidt, Zweitgutachter Prof. Dr. Michael Tiemann
- Autor
- Gutachter
- Erschienen
- Umfang1 Online-Ressource (XV, 177 Seiten) Diagramme
- HochschulschriftUniversität Paderborn, Dissertation, 2025
- AnmerkungTag der Verteidigung: 15.07.2025
- Verteidigung2025-07-15
- SpracheDeutsch
- DokumenttypDissertation
- Schlagwörter (GND)
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Zusammenfassung
Mesoporöse Materialien verfügen über Porensysteme und hohe spezifische Oberflächen, die die Adsorption und Diffusion von Gastmolekülen erheblich beeinflussen können. In dieser Arbeit wurden poröse Silica- und Kohlenstoffmaterialien als Modellsysteme verwendet, um die Wechselwirkung zwischen porösen Materialien und Gastmolekülen (H₂O) zu studieren. Es wurde mesoporöses Silica hergestellt und durch Postsynthese und Cokondensation modifiziert. Mittels IR-, 13C-CP/MAS-NMR und 29Si-NMR-Spektroskopie wurde verifiziert, dass die modifizierten Silica-Proben eine hydrophobe Oberfläche aufweisen. Mittels N2-Physisorption und XRD wurden die Porengröße, die Porengrößenverteilung und die Ordnung der Struktur bestimmt. Die Einflüsse von Silica-Oberfläche und Porengröße auf die Adsorption des Wassers wurden durch 1H MAS NMR Spektroskopie untersucht. Dabei konnten verschiedene Protonen durch ihre chemische Verschiebung identifiziert werden. Die chemische Verschiebung ist von der Wassermenge abhängig, besonders bis zu einer Porenfüllung von 30 %. Es zeigen sich unterschiedliche Füllmechanismen zwischen MCM-41 (d = 3,5 nm) und SBA-15 (d = 11 nm), aber die Hydrophobisierung von MCM-41 hat kaum einen Einfluss. Im Vergleich mit den Silicas zeigen poröse Kohlenstoffmaterialien einen gegenteiligen Trend der 1H-chemischen Verschiebung in Abhängigkeit von der Wassermenge. Außerdem wurden die Relaxation und Diffusion von Wasser in porösem Silica untersucht.
Abstract
Mesoporous materials have pore systems and high specific surfaces that can significantly influence the adsorption and diffusion of guest molecules. In this work, porous silica and carbon materials were used as model systems to study the interaction between porous materials and guest molecules (H₂O). Mesoporous silica was produced and modified by post-synthesis and co-condensation. IR, 13C-CP/MAS-NMR, and 29Si-NMR spectroscopy were used to verify that the modified silica samples have a hydrophobic surface. N2 physisorption and XRD were used to determine the pore size, pore size distribution, and structural order. The influences of the silica surface and pore size on water adsorption were investigated using 1H MAS NMR spectroscopy. Different proton sites could be identified by their chemical shift. The chemical shift depends on the amount of water, especially up to a pore filling of 30%. Different filling mechanisms are evident between MCM-41 (d = 3.5 nm) and SBA-15 (d = 11 nm), but the hydrophobization of MCM-41 has little influence. Compared to silicas, porous carbon materials show the opposite trend of 1H chemical shift depending on the amount of water. In addition, the relaxation and diffusion of water in porous silica were investigated.
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