Struktur- und Transportcharakterisierung von hierarchischen porösen Festkörpern

• Antragsteller: Professor Dr. Rustem Valiullin
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249197121

Poröse Materialien mit hierarchischen Porenräumen finden auf Grund ihrer vorteilhaften Kombination von Transporteigenschaften und chemischer Funktionalität immer mehr Aufmerksamkeit. Obwohl Wege zur Synthese solcher Materialien bereits entwickelt worden sind, wird ein besseres Verständnis ihrer Struktur und vor allem des Zusammenhangs von Porenstruktur und Dynamik der Gastmoleküle benötigt, um ihren Einsatz in praktischen Anwendungen zu verbessern. Die Hauptziele dieses Projektes beinhalten eine systematische Untersuchung der strukturellen und Transporteigenschaften von micro-meso-porösen Materialien mit einer hierarchischen Anordnung ihrer Porenräume, die Etablierung ihrer gegenseitigen Wechselbeziehung, sowie das Erlangen grundlegender Erkenntnisse für das gezielte Design dieser Materialien für praktische Anwendungen. In synergetisch experimenteller Herangehensweise, unter Einbeziehung von Adsorption, NMR-Porometrie, IR-Micro-Imaging, NMR-Diffusometrie mit gepulsten Feldgradienten und Kombinationen dieser Techniken, sowie von Computermodellierung und theoretischen Betrachtungen, soll das Projekt, (i) experimentelle Zugänge und Methoden entwickeln, die eine umfassende strukturelle Charakterisierung der beiden Porenräume, bestehend aus Micro- und Mesoporen, ermöglichen, (ii) strukturelle Information mit den mikroskopischen wie auch mesoskopischen Transporteigenschaften der Materialien korrelieren und die entscheidenden Elementarmechanismen des Stofftransfers und der Stofftransferwiderstände aufklären, die bei verschiedenen Längenskalen für einen großen Bereich von thermodynamischen Bedingungen auftreten und (iii) theoretische und/oder numerische Modelle entwickeln, die ein tieferes Verständnis (und eine quantitative Vorhersage) der Stofftransferprozesse in hierarchischen porösen Materialien ermöglichen und Wege zur prozessorientierten Strukturoptimierung aufzeigen.Da die im Projekt betrachteten Materialien von unmittelbarer Bedeutung für die chemische Industrie sind, kann das Projekt zugleich auch zur Verbesserung bestehender Technologien beitragen, sowie dabei helfen, den wirtschaftlichen Wert relevanter Produkte zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen