TY - GEN A1 - Garsuch, Arnd A1 - Berk, Rafael B. A1 - Berkes, Balazs A1 - Wirtz, Maike A1 - Metzger, Lukas A1 - Bräuninger, Sigmar A1 - Eberle, Felix A1 - Ryll, Thomas T1 - Electrochemical process to produce metal hydroxide precursor for single crystalline NCM cathode active materials : the ePCAM process T2 - Journal of the electrochemical society Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1149/1945-7111/ade3a9 SN - 1945-7111 VL - 172 IS - 6 PB - Electrochemical Society CY - Pennington, NJ ER - TY - THES A1 - Ghomsi Wabo, Samuel T1 - Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien mit KOH : Untersuchungen zum Porenbildungsprozess sowie zum Stickstoffaustrag N2 - In dieser Arbeit wurden der Aktivierungsprozess und der Stickstoffaustrag während der KOH-Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien untersucht, um die spezifischen und synergistischen Beiträge von Stickstoff und KOH zur Porositätsbildung in diesen Materialien zu klären. Hierfür wurden geeignete Referenzsysteme aus verschiedenen Kohlenstoffquellen (Cellulose und Phenolharz) hergestellt, bei denen Syntheseparameter wie der Harnstoffgehalt, die KOH-Konzentration und die Karbonisierungstemperatur systematisch variiert wurden. Es wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Harnstoffgehalts in der Synthesemischung zu einem höheren Stickstoffgehalt in den Charcoals führt – ein Effekt, der bei cellulosebasierten Materialien ausgeprägter ist. Die KOH-Aktivierung führte, unabhängig von der verwendeten Kohlenstoffquelle, zu einem erheblichen Stickstoffaustrag. Bei hohen KOH-Konzentrationen (> 10 M) war kein Stickstoff mehr im Material nachweisbar, was eng mit der Bildung einer ausgeprägten Porosität zusammenhängt. Allerdings zeigte sich, dass der Gewinn an Porenvolumen durch den Austrag stickstoffhaltiger Spezies relativ gering ist. Stickstoff wirkt hauptsächlich als Katalysator für Redoxreaktionen zwischen KOH bzw. dessen Zersetzungsprodukten und Kohlenstoff, indem er die Bildung von K₂CO₃ begünstigt. Diese Kaliumspezies können die graphitische Struktur des Materials zerstören und zusätzliche chemische Prozesse unterstützen, was zu einer intensiveren Aktivierung führt. Die Bildung von K₂CO₃ ist stark vom Stickstoffgehalt abhängig und wurde ausschließlich bei Kohlenstoffen beobachtet, die mit einer Kombination aus hoher KOH-Konzentration und hohem Stickstoffgehalt hergestellt wurden. Im Gegensatz dazu führte eine Kombination aus hoher KOH-Konzentration und niedrigem Stickstoffgehalt nicht zur Bildung von K₂CO₃, was darauf hinweist, dass die chemischen Wechselwirkungen des Kaliums in diesem Szenario eine untergeordnete Rolle bei der Porositätsbildung spielen. In solchen Fällen erfolgt die Aktivierung des Materials primär über Redoxreaktionen, bei denen Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) als Reaktionsprodukte entstehen. Diese Redoxreaktionen bewirken eine Umstrukturierung des Materials, jedoch ohne eine signifikante Veränderung der graphitischen Struktur durch Kaliumspezies. Anderseits ist die hohe KOH-Konzentration entscheidend für die Bereitstellung von Kaliumverbindungen, die gezielt in die Schichtstruktur des Materials eindringen und diese effektiv aufbrechen. N2 - This study investigated the activation process and nitrogen release during the KOH activation of nitrogen-modified carbon materials, with the aim of clarifying the specific and synergistic contributions of nitrogen and KOH to porosity formation. For this purpose, suitable reference systems were prepared from different carbon sources (cellulose and phenolic resin), in which synthesis parameters such as urea content, KOH concentration, and carbonisation temperature were systematically varied. It was found that increasing the urea content in the synthesis mixture leads to a higher nitrogen content in the resulting charcoals—an effect that is more pronounced in cellulose-based materials. KOH activation resulted in significant nitrogen removal, regardless of the carbon source. At high KOH concentrations (>10 M), no nitrogen was detectable in the material, which is closely associated with the development of pronounced porosity. However, the increase in pore volume attributable to the removal of nitrogen-containing species was found to be relatively small. Instead, nitrogen primarily acts as a catalyst for redox reactions between KOH (or its decomposition products) and carbon by promoting the formation of K₂CO₃. These potassium species can disrupt the graphitic structure of the material and support additional chemical processes, leading to more intensive activation. The formation of K₂CO₃ strongly depends on the nitrogen content and was observed exclusively in carbons produced with both high KOH concentrations and high nitrogen contents. In contrast, combining a high KOH concentration with a low nitrogen content did not produce K₂CO₃, indicating that potassium-related chemical interactions play only a minor role in porosity formation under these conditions. In such cases, activation occurs primarily via redox reactions that generate carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO₂) as reaction products. These reactions restructure the material but do not significantly alter its graphitic structure through potassium species. Nevertheless, high KOH concentrations remain crucial for supplying potassium compounds capable of penetrating the layer structure of the material and effectively breaking it down. T2 - Activation of nitrogen-modified carbon materials with KOH : investigations into the pore-formation process and nitrogen release KW - KOH-Aktivierung KW - Katalytischer Effekt von Stickstoff KW - Porenbildung KW - Poröse Kohlenstoffe KW - Stickstoffmodifizierte Kohlenstoffen KW - Catalytic effect of nitrogen KW - KOH activation KW - Nitrogen-modified carbons KW - Pore formation KW - Porous carbons Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.26127/BTUOpen-7260 PB - Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg CY - Cottbus ; Senftenberg ER - TY - GEN A1 - Bölte, Jens-Henning A1 - Utgenannt, Stephan A1 - Schmidt, Max A1 - Klepel, Olaf A1 - Bron, Michael A1 - Rokicińska, Anna A1 - Jarczewski, Sebastian A1 - Kuśtrowski, Piotr T1 - S-doped and N+S-co-doped carbon catalysts in redox reactions T2 - Microporous and mesoporous materials N2 - In this contribution, the effects of heteroatom doping of porous carbon materials with S and N on their ability to catalyze redox-reactions involving the activation of molecular oxygen were investigated. For this purpose, a library of in total 54 undoped, S-doped and N + S-co-doped porous carbons was obtained via a template-based synthesis procedure using mesoporous silica gel as the template. To understand the influence of S on the properties of the doped carbons three different S-containing precursors, namely dimethyl sulfoxide (DMSO), p-toluene sulfonic acid and thiophene, were used. In order to investigate possible synergistic effects of S- and N-co-doping, urea was employed as the sole N-containing precursor. The obtained carbon catalysts were characterized by selected methods such as N2-physisorption at 77 K, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, elemental analysis and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Each carbon catalyst was tested in the oxidation of sulfurous acid (OSA) to sulfuric acid, the electrochemical oxygen reduction (ORR) and the oxidative dehydrogenation (ODH) of ethylbenzene. Owing to the similar textural and structural properties achieved through template-based synthesis of the carbon catalyst library, the results of the catalytic redox-reactions could directly be related to the respective heteroatom dopant. The observed trends indicate that in these redox-reactions S-species behave somewhat similar to O-species bound on the carbon surface. Furthermore, it can be shown that N + S co-doping rather combines the positive and negative effects of the individual dopants on the activity, than creating a synergistic effect that surpasses the individual contribution. KW - Porous carbon KW - Heteroatom-doping KW - Redox-reactions KW - Catalysis KW - Oxidation of sulfurous acid KW - Oxygen reduction reaction KW - Oxidative dehydrogenation of ethylbenzene Y1 - 2026 U6 - https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2026.114129 SN - 1873-3093 VL - 407 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier BV CY - Amsterdam ER -