Selbstorganisierte oxidische Nanoröhrenschichten als multifunktionelles Element in Hochtemperaturanwendungen.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt wurden erfolgreich Nanoröhrenschichten auf Titan und Titanlegierungen (TiAl, TiAl3, Ti3Al und TiNb) hergestellt und bezüglich ihrer Morphologie und Zusammensetzung charakterisiet. Besonders dieses explorative System aus Titan- Aluminium konnte unerwartet zur Aufklärung von mechanistischen Aspekten des Phänomens der elektrochemischen Selbstorganisation von Nanoröhren/poren beigetragen. Im weiteren Fokus des Projektes lag die gezielte Hochtemperaturaktivierung von Funktionalitäten in den Nanoröhrenschichten. So konnte eine Erhöhung der Leitfähigkeit von Titandioxid mit Niob erreicht werden. Diese dotierten Nanoröhrenschichten erwiesen sich als überlegen in ihrer Anwendung in Farbstoffsolarzellen und als photokatalytische Anoden in der Wasserspaltung. Die Untersuchungen des Hochtemperaturverhaltens von Titandioxid-Nanoröhren, insbesondere die Auswirkungen auf Morphologie, Phasenumwandlungen und Leitfähigkeit brachte wichtige Erkenntnisse für deren zukünftige Nutzung (z.B. in der Sensorik, als Katalysatorträger oder in de Biomedizin). Vor allem die Arbeiten zur Umwandlung der Nanoröhrenschichten in Acethylen zu halbmetallischen Titanoxocarbiden fand Aufgrund ihres hervorganden Potential als neuartige nanostrukturierten Elektroden nicht nur wissenschaftliches Interesse sonderen auch breite Aufmerksamkeit in den Publikumsmedien (siehe Google- Suche „semimetallic TiO2 nanotubes“).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Transition from nanopores to nanotubes: Selfordered anodic oxide structures on titanium-aluminides”. Chem. Mater. 20 (10), 2008, 3245
S. Berger, H. Tsuchiya, P. Schmuki
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“Semimetallic TiO2 Nanotubes”. Angewandte Chemie – International Edition 48 (39), (2009) 7236-7239
R. Hahn, F. Schmidt-Stein, J. Salonen, S. Thiemann, Y.Y. Song, J. Kunze, V.- P. Lehto, P. Schmuki
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„Selbstorganisierte nanostrukturierte anodische Oxidschichten auf Titan und TiAl-Legierungen: Morphologie, Wachstum und Dünnschichtanodisation“. Dissertation (2009)
Steffen Berger
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“Conductivity of TiO2 nanotubes: Influence of annealing time and temperature”. Chemical Physics Letters 494 (2010) 260–263
A. Tighineanu, T. Ruff, S.P. Albu, R. Hahn, P. Schmuki
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“Surface modification of TiO2 nanotubes by low temperature thermal treatment in C2H2 atmosphere”. J. Electroanal. Chem. (2011)
Y. Kado, R. Hahn, P. Schmuki
