Item Type: |
Ph.D. Thesis |
Type of entry: |
Primary publication |
Title: |
Synthese, Charakterisierung von geordneten 1D-Nanomaterialien und ihre photokatalytischen sowie elektrochemischen Funktionseigenschaften. |
Language: |
German |
Referees: |
Schneider, Prof. Dr. J. J. ; Kleebe, Prof. Dr. H. J. |
Date: |
15 August 2013 |
Place of Publication: |
Darmstadt |
Date of oral examination: |
14 October 2013 |
Abstract: |
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese von geordneten oxidischen 1DNanomaterialien.
Zur Synthese dieser Materialien werden templatgestützte Synthesen verwendet.
Es werden Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) durch templatgestützte Sythese in anodisch
oxidiertem Aluminiumoxid mit verschiedenen Porendurchmessern mittels chemischer Gasphasenabscheidung
hergestellt. Zusätzlich zur Synthese der CNTs in den porösen Aluminiumoxidtemplaten
wird eine templatgestützte Gasphasenabscheidung (CVD) von Metalloxidnanoröhren
in Aluminiumoxidtemplaten untersucht. Es können durch die templatgestützte CVD-Methode
Metalloxidnanoröhren aus Titandioxid, Vanadiumoxid, Hafniumdioxid und Zirkondioxid erfolgreich
hergestellt werden. Zusätzlich werden aus Titan- und Vanadiumoxid auch Hybridmaterialien
synthetisiert. Diese dreidimensional geordneten Hybride werden auf ihre photokatalytischen
Eigenschaften hin untersucht. Es wird gezeigt, dass ein Hybridmaterial aus Titan- und Vanadiumoxid
eine Lösung des Farbstoffs Methylenblau durch die Einwirkung von sichtbarem Licht
entfärbt. Dieser hier entwickelte Prozess zur Herstellung der Metalloxidnanoröhren wird anschließend
auf die Synthese von Hybridmaterialien aus CNTs und Metalloxiden (VOx, TiO2,
ZrO2, HfO2) übertragen. Durch diese Technik lassen sich gezielt Komposit- und Hybridmaterialien
über die Gasphase herstellen. Wodurch die dreidimensional geordnete Struktur der
CNTs auch nach der Beschichtung erhalten bleibt. Diese Komposite aus Metalloxiden und CNTs
können als Anoden in Lithium-Ionen-Batterien Verwendung finden. Zur Herstellung von Kathodenmaterialien
auf der Basis von CNTs, werden CNTs mittels Sol-Gel-Beschichtugen mit aktiven
Lithium-Olivin-Materialien (sowohl silikat- als auch phosphatbasiert) beschichtet. Diese Komposite
werden in der vorliegenden Arbeit auf ihre elektrochemischen Eigenschaften untersucht. Es
wird gezeigt, dass eine Beladung von CNTs mit TiO2 die Stabilität und Kapazität der Batterien
erhöht. Weiterhin wird der Einfluss von ionischen Flüssigkeiten als Elektrolyt auf die Stabilität
der Batteriezellen untersucht. Auch hier zeigt sich eine Verbesserung der Zelleigenschaften bezüglich
der Kapazität im Vergleich zu den meist verwendeten Standardelektrolyten1. Der Einsatz
von hybridischen Materialien aus einem Elektrospinnprozess als Kathoden wird als alternativer
Weg zur Herstellung geordneter Kathoden für Lithium-Ionen-Batterien untersucht. |
Alternative Abstract: |
Alternative Abstract | Language |
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The aim is to synthesize various kinds of ordered one dimensional nanomaterials. Within these
the synthesis of carbon nanotubes (CNTs) using a template assisted chemical gas phase deposition
(CVD) technique is investigated. Therefore CNTs are deposited in porous aluminium
oxide templates of different pore diameters. The template assisted cvd technique is as well
established to synthesize metal oxide nanotubes. These metal oxide nanotubes are based on
titaniumoxide, vanadiumoxide, hafniumoxide and zirconiumoxide as well as their composites
and hybrides with carbon nanotubes. The sucessful synthesis of metal oxide nanotubes from titaniumdioxide,
vanadiumoxide, hafniumdioxide and zirconiumdioxide is reported in this thesis.
The hybride materials, consisting of titaniumoxide and vanadiumoxide nanotubes, have been
studied in photocatalysis. The decoloration of methyleneblue dye by the exposure of visible
light to the solution containing this structured hybride is demonstrated. Composite materials
from CNTs and titaniumoxide have been studied as anode materials in lithium ion batteries. For
the synthesis of this materials the process of gas phase deposition is used. By this method the
structure of the CNTs can be preserved. This composite enhances the stability and capacity of
the carbon based anode materials. To synthesize lithium ion battery cathodes materials CNTs
and sol gel derived lithium olivine materials (with silicate and phosphate anions) were synthesized.
These two electrode materials for lithium ion batteries have been further investigated in
detail with electrochemical methods. To optimize the battery cell system the influence of ionic
liquid electrolytes on the rate stability of the lithhium ion batteries is investigated. As an alternative
to synthesize cathodic battery materials an electrospinning method by which hybrides
from carbonaceuous 1D-nanomaterials and active olivine materials can be gained within one
step is studied. | English |
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URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-38126 |
Classification DDC: |
500 Science and mathematics > 540 Chemistry |
Divisions: |
07 Department of Chemistry > Eduard Zintl-Institut > Fachgebiet Anorganische Chemie |
Date Deposited: |
21 Feb 2014 08:06 |
Last Modified: |
10 Oct 2014 22:04 |
URI: |
https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3812 |
PPN: |
386756201 |
Export: |
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