@phdthesis{Adelhelm2007,
  author    = {Adelhelm, Philipp},
  title     = {Novel carbon materials with hierarchical porosity : templating strategies and advanced characterization},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15053},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2007},
  abstract  = {The aim of this work was the generation of carbon materials with high surface area, exhibiting a hierarchical pore system in the macro- and mesorange. Such a pore system facilitates the transport through the material and enhances the interaction with the carbon matrix (macropores are pores with diameters > 50 nm, mesopores between 2 - 50 nm). Thereto, new strategies for the synthesis of novel carbon materials with designed porosity were developed that are in particular useful for the storage of energy. Besides the porosity, it is the graphene structure itself that determines the properties of a carbon material. Non-graphitic carbon materials usually exhibit a quite large degree of disorder with many defects in the graphene structure, and thus exhibit inherent microporosity (d < 2nm). These pores are traps and oppose reversible interaction with the carbon matrix. Furthermore they reduce the stability and conductivity of the carbon material, which was undesired for the proposed applications. As one part of this work, the graphene structures of different non-graphitic carbon materials were studied in detail using a novel wide-angle x-ray scattering model that allowed precise information about the nature of the carbon building units (graphene stacks). Different carbon precursors were evaluated regarding their potential use for the synthesis shown in this work, whereas mesophase pitch proved to be advantageous when a less disordered carbon microstructure is desired. By using mesophase pitch as carbon precursor, two templating strategies were developed using the nanocasting approach. The synthesized (monolithic) materials combined for the first time the advantages of a hierarchical interconnected pore system in the macro- and mesorange with the advantages of mesophase pitch as carbon precursor. In the first case, hierarchical macro- / mesoporous carbon monoliths were synthesized by replication of hard (silica) templates. Thus, a suitable synthesis procedure was developed that allowed the infiltration of the template with the hardly soluble carbon precursor. In the second case, hierarchical macro- / mesoporous carbon materials were synthesized by a novel soft-templating technique, taking advantage of the phase separation (spinodal decomposition) between mesophase pitch and polystyrene. The synthesis also allowed the generation of monolithic samples and incorporation of functional nanoparticles into the material. The synthesized materials showed excellent properties as an anode material in lithium batteries and support material for supercapacitors.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Walczak2019,
  author    = {Walczak, Ralf},
  title     = {Molecular design of nitrogen-doped nanoporous noble carbon materials for gas adsorption},
  doi       = {10.25932/publishup-43524},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-435241},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {II, 155},
  year      = {2019},
  abstract  = {In den modernen Gesellschaften f{\"u}hrt ein stetig steigender Energiebedarf zu dem zunehmenden Verbrauch fossiler Brennstoffe wie Kohle, {\"O}l, und Gas. Die Verbrennung dieser kohlenstoffbasierten Brennstoffe f{\"u}hrt unweigerlich zur Freisetzung von Treibhausgasen, vor allem von CO2. Die CO2 Aufnahme unmittelbar bei den Verbrennungsanlagen oder direkt aus der Luft, zusammen mit Regulierung von CO2 produzierenden Energiesektoren (z.B. K{\"u}hlanlagen), k{\"o}nnen den CO2 Ausstoß reduzieren. Allerdings f{\"u}hren insbesondere bei der CO2 Aufnahme die geringen CO2 Konzentrationen und die Aufnahme konkurrierender Gase zu niedrigen CO2 Kapazit{\"a}ten und Selektivit{\"a}ten. Das Zusammenspiel der Gastmolek{\"u}le mit por{\"o}sen Materialien ist dabei essentiell. Por{\"o}se Kohlenstoffmaterialien besitzen attraktive Eigenschaften, unter anderem elektrische Leitf{\"a}higkeit, einstellbare Porosit{\"a}t, als auch chemische und thermische Stabilit{\"a}t. Allerdings f{\"u}hrt die zu geringe Polarisierbarkeit dieser Materialien zu einer geringen Affinit{\"a}t zu polaren Molek{\"u}len (z.B. CO2, H2O, oder NH3). Diese Affinit{\"a}t kann durch den Einbau von Stickstoff erh{\"o}ht werden. Solche Materialien sind oft „edler" als reine Kohlenstoffe, dies bedeutet, dass sie eher oxidierend wirken, als selbst oxidiert zu werden. Die Problematik besteht darin, einen hohen und gleichm{\"a}ßig verteilten Stickstoffgehalt in das Kohlenstoffger{\"u}st einzubauen. Die Zielsetzung dieser Dissertation ist die Erforschung neuer Synthesewege f{\"u}r stickstoffdotierte edle Kohlenstoffmaterialien und die Entwicklung eines grundlegenden Verst{\"a}ndnisses f{\"u}r deren Anwendung in Gasadsorption und elektrochemischer Energiespeicherung. Es wurde eine templatfreie Synthese f{\"u}r stickstoffreiche, edle, und mikropor{\"o}se Kohlenstoffmaterialien durch direkte Kondensation eines stickstoffreichen organischen Molek{\"u}ls als Vorl{\"a}ufer erarbeitet. Dadurch konnten Materialien mit hohen Adsorptionskapazit{\"a}ten f{\"u}r H2O und CO2 bei niedrigen Konzentrationen und moderate CO2/N2 Selektivit{\"a}ten erzielt werden. Um die CO2/N2 Selektivit{\"a}ten zu verbessern, wurden mittels der Einstellung des Kondensationsgrades die molekulare Struktur und Porosit{\"a}t der Kohlenstoffmaterialien kontrolliert. Diese Materialien besitzen die Eigenschaften eines molekularen Siebs f{\"u}r CO2 {\"u}ber N2, das zu herausragenden CO2/N2 Selektivit{\"a}ten f{\"u}hrt. Der ultrahydrophile Charakter der Porenoberfl{\"a}chen und die kleinen Mikroporen dieser Kohlenstoffmaterialien erm{\"o}glichen grundlegende Untersuchungen f{\"u}r die Wechselwirkungen mit Molek{\"u}len die polarer sind als CO2, n{\"a}mlich H2O und NH3. Eine weitere Reihe stickstoffdotierter Kohlenstoffmaterialien wurde durch Kondensation eines konjugierten mikropor{\"o}sen Polymers synthetisiert und deren strukturelle Besonderheiten als Anodenmaterial f{\"u}r die Natriumionen Batterie untersucht. Diese Dissertation leistet einen Beitrag zur Erforschung stickstoffdotierter Kohlenstoffmaterialien und deren Wechselwirkungen mit verschiedenen Gastmolek{\"u}len.},
  language  = {en}
}