Loges

Poröse Nanostrukturen haben in der heutigen Technik im Bereich der Sensorik und Energiespeicherung eine sehr hohe Bedeutung erlangt. Eine besondere Rolle hierbei nehmen dünne, multifunktionale, mikro- und mesoporöse Filme ein. Beispiele sind Metalloxide für Elektroden in Li-Ionen Batterien und MOF (metal-organic frameworks) für Einsätze u.a. in der Katalyseforschung und Pharmaindustrie.

Zurzeit steht eine Reihe von Methoden (z.B. NMR und SEM) zur Charakterisierung poröser Strukturen zur Verfügung. Die am häufigsten eingesetzte Messmethode ist die Gasadsorption, welche den kompletten Bereich der Mikro- und Mesoporen bis in den unteren Makroporenbereich (<400nm) erfassen kann.

Für die konventionelle Oberflächenbestimmung wird häufig die N₂- und Ar-Sorption (Stickstoff bzw. Argon) eingesetzt.Für dünne Filme jedoch nimmt die insgesamt vorhandene Oberfläche so stark ab, dass diese zwei Verfahren nicht länger geeignet sind. Für diesen Anwendungsfall bietet die Kr-Sorption (Krypton) eine deutlich empfindlichere und genauere Messtechnik und wird vereinzelt bereits für sehr kleine Oberflächen um 0.05 m²/g eingesetzt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst die Adaptierung der Kr-Sorption auf dünne Filme überprüft werden. Im weiteren Verlauf sollen Messungen zur Charakterisierung der spezifischen Oberfläche und Porosität von Aktivmaterialien für Li-Ionen Batterien und MOF durchgeführt werden. Der experimentelle Teil der Arbeit findet am Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG, Campus Nord) statt.

Abbildung 1: Beispiel einer metallorganischen Gerüststruktur (MOF) (Quelle: Arslan et al. JACS 2011)

Abbildung 2: SEM-Aufnahme der Kathodenbeschichtung einer Li-Ionen Batterie

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. André Loges
Institut für thermische Verfahrenstechnik
Telefon: 0721 / 608-46833
E-Mail: andre.loges@kit.edu

Dr. Peter Weidler
Institut für Funktionelle Grenzflächen
Telefon: 0721 / 608-26804
E-Mail: peter.weidler@kit.edu