Design of Functional Membranes by Anodization of Valve Metals
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Abstract
Thema dieser Forschungsarbeit ist die Herstellung mesoporöser Oxid-Membranen aus
Aluminium, Titan und Vanadium durch einen elektrochemischen Oxidationsprozess
(Anodisierung). Die vielstufigen Synthesewege für die Erzeugung der Oxide wurden
hinsichtlich Zuverlässigkeit und Effizienz verbessert. Die anodischen Oxide von Titan (ATO)
und Aluminium (AAO) wurden optimiert für den Einsatz in der Filtration, anodisches
Vanadiumoxid (AVO) wurde mit dem Ziel einer katalytischen Membran entwickelt.
Alle beabsichtigten Filtereigenschaften wurden mit AAO-Membranen erreicht und bis zu einer
Fläche von 7 cm² demonstriert: dünn, mechanisch stabil und selbsttragend, gleichmäßig
hochporös über die gesamte Oberfläche und bedingt durch den Selbstordnungsprozess mit einer
engen Porengrößenverteilung. ATO fehlt aufgrund seines tubularen Aufbaus lediglich die
notwendige mechanische Stabilität. Schlüssel zum Erfolg war in beiden Syntheserouten die
Wahl des Schritts zum Öffnen der Poren. Elektrochemische Prozeduren erwiesen sich hier den
konventionellen nasschemischen Ätzmethoden überlegen.
Die Geometrie der Poren der AAO-Membranen wurde erstmals tiefergehend untersucht.
Außerdem wurde die Stabilität der Membranen gegen Druck und deren Filtrationseigenschaften
erfolgreich demonstriert. Nanopartikel wurden hinsichtlich ihrer Größe und Oberflächenladung
getrennt.
Darüber hinaus beschreibt diese Arbeit die erst zweite bekannte Herstellungsmethode von
geordnet porösem AVO. Eine detaillierte XPS-Untersuchung ergab eine Mischung aus
hauptsächlich Vanadium(V) und (IV). Die katalytische Aktivität des Oxids wurde in einem
Peroxidase-Aktivitäts-Test bestätigt.