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Synthese, Charakterisierung von geordneten 1D-Nanomaterialien und ihre photokatalytischen sowie elektrochemischen Funktionseigenschaften.

Tempel, Hermann :
Synthese, Charakterisierung von geordneten 1D-Nanomaterialien und ihre photokatalytischen sowie elektrochemischen Funktionseigenschaften.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Synthese, Charakterisierung von geordneten 1D-Nanomaterialien und ihre photokatalytischen sowie elektrochemischen Funktionseigenschaften.
Language: German
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 AbstractLanguage
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
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 07 Fachbereich Chemie > Fachgebiet Anorganische Chemie
Date Deposited: 21 Feb 2014 08:06
Last Modified: 10 Oct 2014 22:04
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-38126
Referees: Schneider, Prof. Dr. J. J. and Kleebe, Prof. Dr. H. J.
Refereed: 14 October 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3812
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  • Synthese, Charakterisierung von geordneten 1D-Nanomaterialien und ihre photokatalytischen sowie elektrochemischen Funktionseigenschaften. (deposited 21 Feb 2014 08:06) [Currently Displayed]
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