@phdthesis{Boelte2022, author = {B{\"o}lte, Jens-Henning Ingo Holger}, title = {Einfluss von Schwefelmodifikationen auf katalytische Eigenschaften amorpher por{\"o}ser Kohlenstoffmaterialien}, doi = {10.26127/BTUOpen-5786}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57860}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag in der Synthese und Charakterisierung S-dotierter por{\"o}ser Kohlenstoffmaterialien mit vergleichbaren texturellen und strukturellen Eigenschaften. Zu diesem Zweck wurden Serien von S-dotierten por{\"o}sen Kohlenstoffmaterialien aus den S-haltigen Precursoren Dimethylsulfoxid, p-Toluolsulfons{\"a}ure und Thiophen zusammen mit verschiedenen Anteilen von β-d-Saccharose als zus{\"a}tzlichem Kohlenstofflieferant im Rahmen einer templatgest{\"u}tzten Synthese auf Basis von mesopor{\"o}sen Silicagel-Kugeln hergestellt. Zus{\"a}tzlich wurden Serien S+N-, B+S- und B+N-co-dotierter por{\"o}ser Kohlenstoffmaterialien mit vergleichbaren texturellen und strukturellen Eigenschaften nach derselben templatgest{\"u}tzten Synthese hergestellt. Zur co-Dotierung mit den Elementen S, N und B wurden jeweils die heteroatomhaltigen Precursoren p-Toluolsulfons{\"a}ure, Harnstoff und Bors{\"a}ure in verschiedenen Anteilen verwendet und verschiedene Anteile von β-d-Saccharose als zus{\"a}tzlichem Kohlenstofflieferant hinzugef{\"u}gt. Die katalytischen Eigenschaften s{\"a}mtlicher hergestellten por{\"o}ser Kohlenstoffe wurden auf deren F{\"a}higkeit zur Aktivierung von molekularem O2 untersucht. In diesem Zusammenhang wurden die Materialien als Katalysatoren in der oxidation schwefliger S{\"a}ure zu Schwefels{\"a}ure (OSA), der elektrochemischen Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) und der oxidativen Dehydrierung von Ethylbenzol (ODH) getestet. Mit Hilfe dieser drei Testreaktionen, welche in mindestens einem Teilschritt des jeweiligen Katalysezyklus die Aktivierung von molekularem O2 voraussetzen, sollten insbesondere R{\"u}ckschl{\"u}sse auf m{\"o}gliche Einfl{\"u}sse des Heteroatoms S auf die Aktivit{\"a}ten, Ums{\"a}tze und Selektivit{\"a}ten gezogen werden. Die rein S-dotierten Proben lieferten Hinweise darauf, dass die S-Funktionalit{\"a}ten einen {\"a}hnlichen Beitrag zu den genannten Reaktionen leisten wie vergleichbare O-Funktionalit{\"a}ten S-freier Proben. In der OSA zeigten S-dotierte Proben keine Ver{\"a}nderung bezogen auf die Aktivit{\"a}t, in der OSA einen negativen Einfluss auf die Aktivit{\"a}ten und das Onset-Potential. Der deutlichste Einfluss der S-Gruppen konnte in der ODH gezeigt werden, in welcher S-haltige Proben sowohl den Initialumsatz bezogen auf Ethylbenzol als auch die Langzeitstabilit{\"a}t der Katalysatoren positiv ver{\"a}nderten im Vergleich zu S-freien Proben. Bei den B+N- und N+S-co-dotierten Proben lieferten insbesondere N-Funktionalit{\"a}ten einen positiven Beitrag zur Aktivit{\"a}t in allen Reaktionen. Eine m{\"o}gliche Begr{\"u}ndung lieferte hierbei die Annahme, dass bestimmte N-Gruppen die Elektronendichte im Kohlenstoffger{\"u}st erh{\"o}hen und somit zur Aktivierung von auf den Basalebenen des Kohlenstoffs adsorbierten molekularen O2 beitragen. W{\"a}hrend eine co-Dotierung mit B das Verhalten der Katalysatoren wenig beeinflusste, zeigte sich, dass die co-Dotierung mit S zu einer Addition der Einfl{\"u}sse in allen betrachteten Reaktionen f{\"u}hrte im Vergleich zu jeweils einzeln S- und N-dotierten Serien.}, subject = {Por{\"o}se Kohlenstoffe; Kohlenstoffkatalysatoren; Redoxreaktionen; Heteroatomdotierte Kohlenstoffe; Aktivierung von molekularem Sauerstoff; Porous carbon; Carbon catalysts; Redox reactions; Heteroatomdoped carbon; Activation of molecular oxygen; Kohlenstoffwerkstoff; Nanopor{\"o}ser Stoff; Heteroatom-substituierte Verbindungen; Dotierung; Katalytische Oxidation; Katalytische Dehydrierung; Elektrokatalyse}, language = {de} }