Application of Inverse Gas Chromatography (IGC) for inner surface characterization on porous glass and zeolite catalysts

• Applicants: Professor Dr. Bernd Abel; Professor Dr. Dirk Enke
• Subject Area: Solid State and Surface Chemistry, Material Synthesis ; Physical Chemistry of Solids and Surfaces, Material Characterisation ; Theoretical Chemistry: Molecules, Materials, Surfaces
• Term: from 2019 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 413114936

• Final Report Year: 2023

Final Report Abstract

Die Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften amorpher und kristalliner (Zeolithe) Silicate vor und nach einer Oberflächenmodifizierung mit verschiedenen Organosilanen bzw. nach Transformation stand im Fokus der Untersuchungen des Projektvorhabens. Dabei stellte sich die Inverse Gaschromatographie (IGC) als sehr vielfältig einsetzbare und robuste Methode heraus. Anhand unpolarer Alkane als Sondenmoleküle ließ sich ein Wert für den dispersiven Anteil der Oberflächenenergie (γs^d) bestimmen, die Nutzung einer Gruppe verschiedener polarer Sonden ermöglichte auch die Bestimmung des polaren Anteils der Oberflächenenergie (γs^sp) anhand Lewissauren sowie Lewis-basischen Wechselwirkungen. Besondere Errungenschaften dieses Projektes stellten darüber hinaus die Entwicklung eine nichtlinearen Parameterschätzverfahrens auf Basis der Van Oss Theorie und die Beteiligung an einem ersten internationalen Ringversuch auf dem Gebiet der IGC dar. Trotz der Pandemie-bedingten starken Einschränkungen und Verzögerungen im praktischen Arbeiten konnten alle definierten Arbeitspakete und Zielstellungen des Projektvorhabens erfolgreich bearbeitet bzw. erreicht werden.

Publications

• Adsorption of polar and nonpolar vapors on porous materials studied by IGC, 19th International Zeolite Conference, 2019, Perth.
  Meyer, R., Bauer, F., Brendle, E., Dümpelmann, R., Rückriem, M., Naumov, S., Steinhart, M. & Enke, D.
  
• Functionalization of porous siliceous materials, Part 2: Surface characterization by inverse gas chromatography. Journal of Chromatography A, 1603, 297-310.
  Bauer, Frank; Meyer, Ralf; Czihal, Saskia; Bertmer, Marko; Decker, Ulrich; Naumov, Sergej; Uhlig, Hans; Steinhart, Martin & Enke, Dirk
  
• IGC studies on acid-base properties of polymers and silica materials; 8th International IGC-Symposium, 2019, Köln.
  Meyer, R.
  
• In situ synthesis and characterization of sulfonic acid functionalized hierarchical silica monoliths. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 96(1), 67-82.
  Kohns, Richard; Meyer, Ralf; Wenzel, Marianne; Matysik, Jörg; Enke, Dirk & Tallarek, Ulrich
  
• Silanization of siliceous materials, part 3: Modification of surface energy and acid-base properties of silica nanoparticles determined by inverse gas chromatography (IGC). Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 618, 126472.
  Bauer, Frank; Meyer, Ralf; Bertmer, Marko; Naumov, Sergej; Al-Naji, Majd; Wissel, Julia; Steinhart, Martin & Enke, Dirk
  
• Characterization of polar surface groups on siliceous materials by inverse gas chromatography and the enthalpy–entropy compensation effect. Frontiers in Chemistry, 11.
  Meyer, Ralf; Mueller, Kai; Naumov, Sergej; Bauer, Frank & Enke, Dirk