In der vorliegenden Arbeit wird die Herstellung und Charakterisierung von partiell porösen Materialien auf der Grundlage von Ionenaustausch und Phasenseparation in Alkaliborosilicatgläsern beschrieben. Ausgehend von einem homogenen Natriumborosilicatglas wird durch den Austausch von Natrium gegen Lithium das Glas teilweise in die Mischungslücke überführt und so zur Phasenseparation befähigt. Es werden zwei möglich Prozessrouten beschrieben, bei der einerseits die Prozesse Ionenaustausch und Phasenseparation getrennt voneinander und andererseits parallel ablaufen. Sowohl der Ionenaustausch als auch die Phasenseparartion werden gesondert untersucht und die wesentlichen Einflussfaktoren Temperatur und Dauer der Prozesse auf die resultierende Porenstruktur und Porenweite diskutiert. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Extraktion der phasenseparierten Schichten gelegt und der Einfluss der Extraktionsbedingungen auf die Stabilität der Materialien untersucht. Es wird eine Verfahrensprozedur entwickelt, mit der es möglich ist sowohl die Porenweite als auch die erzielbare Dicke der porösen Schicht unabhängig voneinander einzustellen. Die Untersuchung des Ionenaustauschs erfolgt gravimetrisch, mit ICP-OES und mittels REM-EDX. Die Charakterisierung der porösen Schichten erfolgt mit Stickstofftieftemperaturadsorption, Quecksilberporosimetrie, REM und Positronenlebensdauerspektroskopie. Mit den untersuchten Bedingungen können
mesoporöse Schichten (10-50 nm Porenweite) mit einer ungeordneten Durchdringungsstruktur erzeugt werden, wobei die Schichtdicke im Bereich zwischen 1 und 60 mm variabel ist. In den anwendungsorientierten Untersuchungen wird das entwickelte Verfahrensprinzip auf die Herstellung von Core-Shell-Kugeln erfolgreich übertragen. Weiterhin wird gezeigt, dass durch eine pseudomorphe Transformation zu MCM-41 die Oberfläche der porösen Schicht deutlich vergrößert werden kann und auf diesem Wege geordnete Porensysteme als Schicht sowie Poren kleiner 10 nm zugänglich sind. Der Nachweis der MCM-41 Strukturen erfolgt über Röntgenkleinwinkelstreuung.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:31235 |
| Date | 15 August 2018 |
| Creators | Dornberg, Gregor |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
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| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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