Die Eigenschaften funktioneller poröser Materialien können durch gezielte Oberflächenmodifikation präzise an spezifische Anforderungen angepasst werden. Durch die chemische Anbindung von organischen/anorganischen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche poröser Materialien sind gezielte Wechselwirkungen und folglich hohe Trennleistungen realisierbar.
Aufgrund definierter Porengrößenverteilungen, spezifischer Oberflächen sowie einer kontrollierten Oberflächenchemie können spezifische Eigenschaften wie Sorptionsverhalten, katalytische Aktivität oder selektive Permeabilität präzise eingestellt werden. So werden etablierte Materialien zu leistungsfähigen, funktionellen Plattformen für innovative Technologien weiterentwickelt und stellen neue Ansätze in Bereichen der Katalyse, Sensorik sowie Trenn- und Umwelttechnik dar.
Synthese und Modifizierung
- Erarbeitung von Synthesestrategien zur effektiven und optimalen Anbindung: u.a. Sol-Gel-Verfahren, Hydro-/Solvothermalsynthese u.a.
- Durchführung der Oberflächenmodifikation: Funktionalisierung mit organischen/anorganischen Gruppen.
- Skalierbarkeit & Reproduzierbarkeit im Labormaßstab
- Prozessbegleitende Untersuchungen im Scale-up bis zu Pilotanlagen.
Materialcharakterisierung
- Poren- und Oberflächenanalyse: Texturanalyse (BET), spezielle Gasadsorption (gezielte Auswahl von Sondenmolekülen), Quecksilber-Porosimetrie
- Chemische Charakterisierung: Elementaranalyse, Titration, Ermittlung aktiver Oberflächengruppen
- Struktur- und Morphologieanalyse auf Anfrage: Elektronenmikroskopie (SEM, TEM), Röntgenbeugung (XRD), AFM.
- Thermische und mechanische Eigenschaften: TGA, TGA/DSC u.a.
Anwendungsnahe Charakterisierung (Beispiele)
- Erarbeitung von Konzepten zur individuellen Prüfung bzgl. der Ionenaustauschkapazität, Selektivität, Kinetik und Rezyklierbarkeit
- Ermittlung von Ionenaustauscherleistung
- Ermittlung anwendungsbezogener Kapazität und Kinetik im Trennprozess (Gas- und Flüssigphase)
Anwendungsbeispiele
- Sensorik/Analytik: Einstellung von Hydrophobizität/Hydrophilie
- Gastrennung: Adsorber für CO2-Abscheidung (Direct Air Capture ‒ DAC)
- Trenntechnik: Membran für die Wasseraufbereitung oder Gasreinigung
- Umwelttechnik: Ionentauscher/Festphasenextraktionsmittel für die selektive Abscheidung von Edelmetallen aus Prozesswässern