Forschung am Lehrstuhl für Chemische Materialsynthese

Das Ziel unserer Forschung ist die Entwicklung verbesserter Materialien mit gewünschter Funktion.
Dieses wird erreicht durch die maßgeschneiderte Herstellung und Charakterisierung technisch interessanter Verbindungen und Keramiken. Dabei reicht unsere Erfahrung von klassischen festkörperchemischen Synthesemethoden bis hin zu bioinspirierten Mineralisierungsprozessen. Zur Bestimmung der strukturellen, elektronischen und thermischen Eigenschaften stehen gut ausgestattete Analyselabore zur Verfügung.

Die folgenden Projekte bilden den Schwerpunkt der Materialentwicklung für Energieumwandlungstechnologien:

  • Hochtemperatur-Thermoelektrika (Heuslerphasen und komplexeOxide)
  • Photokatalysatoren für die Solare Wasserspaltung (Oxidnitrid Perowskite)
  • Elektrokatalysatoren für Brennstoffzellen und Elektrolyseure sowie Edelmetallfreie Abgaskatalysatoren und deren Reaktivität und thermischen Eigenschaften
  • Biologisch inspirierte Materialien
  • Biomineralisation


Forschung

  • Entwicklung und Anwendung von Synthesemethoden
  • Charakterisation der chemischen und physikalischen Eigenschaften


Methoden

  • Hochtemperatursynthesen (Sinteröfen, Lichtbogenöfen, Induktionsöfen)
  • Ammonolysereaktoren
  • Raumtemperatursynthesen
  • Biomineralisation
  • Elektrischer Transport (Seebeck und elektr. Widerstand)
  • Thermoanalyse (TGA,DSC, Dilatometrie, DTA)
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Massenspektrometrie
  • Röntgendiffraktion
  • Spektroskopie (UV-Vis, IR, Raman)
  • Elektrochemische Untersuchungen
  • Mechanische Eigenschaften
  • Mikrostrukturanalyse

 

 

Bioinspirierte Synthese

Der Forschungsschwerpunkt unserer Arbeit ist die Weiterentwicklung von Oxidkeramiken und organisch-anorganischen Materialien unter Einbeziehung von Synthesemechanismen der Biomineralisation für den breiten Einsatz dieser neuen Materialien.
Oxidkeramiken und anorganische Materialien sind ein wichtiger Bestandteil in Produkten der Spitzentechnologie. Unter anderem sind diese Materialien in Brennstoffzellen, transparente Elektroden in Solarzellen, Touch screens sowie Beschichtungen gegen Hitze oder mechanische Belastungen und selbstreinigende Oberflächen zu finden.
Extreme Synthesebedingungen sowie hoher apparativer Aufwand können jedoch den technischen Einsatz von Oxidkeramiken limitieren. Ebenso ist deren Synthese in definierten Strukturen im Nanometerbereich eine technische Herausforderung. In der belebten Natur können anorganische Materialien unter scheinbar einfachsten Bedingungen mittels Biomineralisation als hochpräzise nano-strukturierte organisch-anorganische Hybridmaterialien synthetisiert werden. Hierbei spielen organische Moleküle (z.B. Proteine, Polysaccharide), die als Templat oder Katalysator fungieren eine wichtige Rolle.
Die Übertragung der natürlichen Biomineralisationsprozesse auf die Synthese technisch relevanter anorganischer Materialien ist ein Ziel unserer Arbeiten.

Ein breites Methodenspektrum wird zur Charakterisierung der neuen Materialien sowie der Wechselwirkung zwischen organischen und anorganischen Bestandteilen der Hybridstrukturen eingesetzt.

  • X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy und chemische Analyse
  • Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie (REM), Rasterkraftfeldmikroskopie (atomic force microscopy, AFM), Dynamische Lichtstreuung (DLS), Photolumineszenzspektroskopie, UV-Vis Spektroskopie
  • Nanoindentation, Zetapotentialmessungen, Viskositätsmessungen,
  • Quartz crystal microbalance (QCM), Surface plasmon resonance (SPR), Kernspinresonanz (nuclear magnetic resonance, NMR)
biomin_small Biomineralisation
[mehr]
Biotemplate und Phagen Display
[mehr]
Bioinspirierte Mineralisation
[mehr]
nano_small Nanomechanische Charakterisierung
[mehr]
keramik_small Precursor-Keramiken
[mehr]