Frier- und Schmelzübergänge in mesoporösen Festkörpern: Von den Grundlagen bis zur fortgeschrittenen Charakterisierung mit Hilfe der Thermoporometrie

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Enke; Professor Dr. Rustem Valiullin
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411771259

Das Hauptziel dieses Antrags ist Entwicklung eines analytischen Verfahrens, welches eine verlässliche Interpretation der Fest-Flüssig-Gleichgewichte und Phasenübergänge in mesoporösen Festkörpern ermöglicht und eine robuste Methode für die Strukturanalyse von mesoporösen Materialien mit Hilfe der Thermoporometrie darstellt. Um dieses Ziel zu erreichen, sind sich gegenseitig ergänzende experimentelle und theoretische Arbeiten geplant. Der theoretische Teil wird hauptsächlich auf dem kürzlich entwickelten Serially-Connected Pore Model (SCPM) basieren, welches die jüngsten Fortschritte im Feld der Phasenübergänge in "begrenzten Hohlräumen" berücksichtigt. Dieses Konzept wird angewendet um spezifische Eigenschaften von Schmelz- und Gefrierübergängen zu erfassen. Ein besonderes Augenmerk wird gelegt auf (1) die Untersuchung der Bedingungen für die Anwendbarkeit des SPCM unter Verwendung des Kossel-Stranski Modells für Kristallwachstum und (2) das Erarbeiten von Strategien um das inverse Problem zur Ableitung der Porengrößenverteilung (PSD) aus den experimentellen Kurven der Phasenübergänge zu lösen. Theoretische Resultate werden mit entsprechenden Experimenten validiert. Ein weiterer Fokus des experimentellen Teils des Projektes wird auf der Bestimmung der mikroskopischen Kernel für die Phasenübergänge für mehrere ausgewählte Flüssigkeiten mit Hilfe der Thermoporometrie liegen. Diese Kernel werden das Fundament für die Erfassung der PSDs bilden. Die geplanten Experimente werden mit Hilfe von Modellporensystemen durchgeführt, wie zum Beispiel (1) MCM-41 und SBA-15 zum Erstellen der Kernels für die Phasenübergänge und (2) ungeordnete poröse Gläser mit verschiedenen strukturellen Eigenschaften für die Überprüfung der SCPM und um neuartige Strategien für die strukturelle Analyse zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen