Karbidabgeleitete Kohlenstoffe mit hybrider Nanostrukturierung: Synthese, Charakterisierung und Anwendung als Katalysatorträger

Der Stand der Technik zeigt, dass ausgewählte Kohlenstoffe für die Synthese von nanostrukturierten hybriden Materialien geeignet sind. Durch gezielte Beeinflussung der Textur und Mikrostruktur sowie eine Kombination verschiedener textureller und mikrostruktureller Eigenschaften können diese Materialien in zahlreichen Gebieten Anwendung finden. Für den Einsatz in der Elektrokatalyse sind beispielsweise Mikro- und Mesoporen für hohe spezifische Oberflächen und einen begünstigten Stofftransport vorteilhaft, sowie eine Kombination aus amorpher und graphitischer, oxidationsstabiler Mikrostruktur für eine homogene Platinabscheidung bei bestmöglicher Stabilität. Die Materialklasse der karbidabgeleiteten Kohlenstoffe zeigte sich in vorangegangenen Arbeiten als geeignet, da durch die Wahl der Synthesebedingungen und Metallkarbide die resultierenden Materialeigenschaften gezielt beeinflusst werden konnten. Ausgehend von diesem Kenntnisstand ist das Ziel dieser Arbeit die Synthese und Charakterisierung von nanostrukturierten hybriden CDCs. Diese werden in einer mehrschrittigen Syntheseroute bestehend aus einer partiellen Umsetzung mittels in situ Chlorierung mit anschließender Gasphasenchlorierung dargestellt. In dieser Arbeit soll ein tieferes Verständnis der ausgewählten Synthese, des Einflusses der Synthesebedingungen auf die Materialeigenschaften sowie eine Übertragung des Systems vom bisher verwendeten Ausgangskarbid TiC auf andere Metallkarbide erreicht werden. Der Stand der Forschung zeigt, dass die texturellen und mikrostrukturellen Eigenschaften von CDCs eine Funktion des eingesetzten Metallkarbids sind und eine Abhängigkeit von der volumetrischen Konzentration des Kohlenstoffs im Metallkarbid Gitter besteht. Diese Materialien werden außerdem als Katalysatorträger in der Sauerstoffreduktionsreaktion eingesetzt und untersucht, um ein besseres Verständnis zwischen Katalysatoraktivität und Materialeigenschaften zu gewinnen