Adsorption and Nanoporous Materials Characterisation

Der Forschungsbereich Adsorption and Nanoporous Materials Characterisation befasst sich mit dem Phasen- und Benetzungsverhalten von Fluiden in Poren und an der Adsorbensgrenzfläche, um Informationen über die Oberflächen- und Porenstruktur von Materialien gewinnen zu können. Ziel dieser Forschung ist es, Zusammenhänge zwischen charakteristischen Adsorptionseigenschaften der porösen Materialien mit Prozessen und Anwendungen in Bereichen wie Gas- und Energiespeicherung, Trenntechnik sowie heterogene Katalyse zu finden.

Forschungsschwerpunkte:

Grundlagen der Adsorption

• • Untersuchung von Adsorptionsmechanismen
  • Confinement-Effekte auf das Phasen-, Adsorptions- und Benetzungsverhalten von Fluiden

Moderne Adsorptionstechnologien und Flüssigkeitsintrusionsmethoden

• Kopplung mit Datenauswertungsmethoden basierend auf statistischer Mechanik (z.B. NLDFT, QSDFT)
• Texturelle Charakterisierung von nanoporösen Materialien

Neuartige Methoden für die texturelle Charakterisierung und Adsorptionsmessungen

• • In-situ Adsorptionkalorimetrie
  • NMR Relaxometrie
  • Leitfähigkeit und Elektroakustik
  • Inverse Größenausschlusschromatographie (ISEC)
  • Computertomographie

Gasspeicherung und -trennung

• • Adsorptionsverhalten von Fluiden (z.B.  H₂, CO₂, Gasmischungen wie CO₂/CH₄) in nanoporösen Materialien mit statischen und gravimetrischen Techniken
  • Hochdruckadsorption

• • Dynamische Adsorptions-/Desorptionsexperimente und Messung von Durchbruchskurven gekoppelt mit modernen Molekularsimulationen
  • Untersuchung von Structure-Property-Performance Relationships (in Zusammenarbeit mit dem Forschungsbereich Advanced Separation Processes)

Literatur

[1] Dantas S, Struckhoff KC, Thommes M, Neimark AV. 2019. Phase Behavior and Capillary Condensation Hysteresis of Carbon Dioxide in Mesopores. Langmuir. 35(35):11291–98

[2] Rasmussen CJ, Vishnyakov A, Thommes M, Smarsly BM, Kleitz F, Neimark AV. 2010. Cavitation in Metastable Liquid Nitrogen Confined to Nanoscale Pores. Langmuir. 26(12):10147–57

[3] Garcia-Martinez J, Xiao C, Cychosz KA, Li K, Wan W, Zou X, Thommes M. 2014. Evidence of Intracrystalline Mesostructured Porosity in Zeolites by Advanced Gas Sorption, Electron Tomography and Rotation Electron Diffraction. ChemCatChem. 6(11):3110–15

[4] Guillet-Nicolas R, Ahmad R, A. Cychosz K, Kleitz F, Thommes M. 2016. Insights into the pore structure of KIT-6 and SBA-15 ordered mesoporous silica – recent advances by combining physical adsorption with mercury porosimetry. New Journal of Chemistry. 40(5):4351–60