Herstellung, Charakterisierung und Anwendung poröser Kohlenstoffmaterialien und Kohlenstoff-Nanokomposite

Schopf, Dimitri ORCID

Bei dieser Ausarbeitung wird Polyvinylidenfluorid (PVDF) als Ausgangsmaterial für poröse Kohlenstoffmaterialien und Kohlenstoff-Nanokomposite genutzt, die direkt auf einer Oberfläche erzeugt werden können. Die dazu eingesetzte Herstellungsmethode basiert auf einer einfachen Lösungsmittel-basierten Beschichtung bzw. Herstellung, PVDF wird in N,N-Dimethylformamid gelöst und nach Zugabe weiterer gewünschter Substanzen (z. B. Ammoniumnitrat) können poröse Polymerschichten bzw. -materialien erzeugt werden, Pyrolyse dieser Materialien bei 550 °C führt zu porösen Kohlenstoffmaterialien. Weiterhin wird das Grundmaterial mit mehrwandigen Nanoröhren modifiziert, um die Leitfähigkeit und auch die Porosität zu erhöhen. Die auf diese Weise erzeugten Werkstoffe sind prädestiniert für Superkondensatoren, dieses wird durch elektrochemische Messungen konsolidiert. Weitere Modifizierung des Grundmaterials mit Platin oder Silber eröffnet den Einsatz in anderen Anwendungsbereichen wie Brennstoffzellen und Medizintechnik. Außerdem wird bei dieser Ausarbeitung eine universelle und einfache Methode zur Oberflächenmodifizierung mit einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNT) und unterschiedlichen Nanopartikeln wie Platin- oder Ni(OH)2-Nanopartikeln vorgestellt. Platin-Nanopartikel ermöglichen den Einsatz in Brennstoffzellen und erhöhen durch effiziente Materialnutzung die elektrokatalytische Wirkung beträchtlich. Ni(OH)2-Nanopartikel auf der Oberfläche steigern die spezifische Kapazität bei einer Anwendung in Superkondensatoren nochmal beachtlich. Zum Schluss wird durch den Zusatz von Lithiumnitrat zu der Ausgangslösung die Herstellung eines Kompositwerkstoffes aus Kohlenstoff, Fluor und Lithiumfluorid demonstriert und damit der Einsatz der hergestellten Materialien in Li-Ionen-Akkumulatoren angedeutet.

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Schopf, Dimitri: Herstellung, Charakterisierung und Anwendung poröser Kohlenstoffmaterialien und Kohlenstoff-Nanokomposite. 2019.

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