Universität zu Köln

Anklam, Thomas ORCID: 0000-0002-3192-907X (2024). Hydrophobe Aerogele und Xerogele - Substitution von Phenolen durch Phenolether und Alkylphenole. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Seit ihrer Entdeckung in den 1980er Jahren durch R. Pekala sind phenolische Aerogele und Xerogele auf Basis von Phenolen und Formaldehyd Objekte zunehmenden wissenschaftlichen Interesses. Während sie durch exzellente Eigenschaften wie niedriger Dichte, hoher Porosität, großer innerer Oberfläche und außerordentlich niedriger thermischer Leitfähigkeit von bis zu 0,012 mW·(m·K)-1 charakterisiert sind, wird ihre kommerzielle Anwendung teilweise durch ihre Hydrophilie eingeschränkt. Im Rahmen dieser Dissertation werden Synthese, Charakterisierung und Kontrolle der Mikrostruktur hydrophober Analoga phenolischer Aerogele und Xerogele behandelt. Die Strategie zur Hydrophobierung phenolischer Materialien beruhte dabei auf einer Substitution „freier“ Phenole wie Resorcin und Phloroglucin, einerseits durch O-methylierte Phenolderivate, andererseits durch biogene Alkylphenole. Von den untersuchten Phenolethern Methoxybenzol (MB), 3-Methoxyphenol (MEP), 1,3-Dimethoxybenzol (DMB) und 1,3,5-Trimethoxybenzol (TMB) stellte sich dabei vor allem TMB als geeigneter Kandidat für die Gelation mit Formaldehyd heraus. Die resultierenden TMBF-Aerogele und -Xerogele waren durch eine hervorragende Hydrophobie (Wasser-Kontaktwinkel von 130-156°) gekennzeichnet. Vor allem die TMBF-Xerogele stellten sich aufgrund ihrer hohen inneren Oberfläche und ihrer geringen thermischen Leitfähigkeit als interessante Alternativen zu Resorcin-Formaldehyd- (RF) Xerogelen heraus. Der Einsatz der biogenen Phenole Cardanol und Thymol führte unter Polymerisation mit dem biogenen Furfural zu ebenfalls hydrophoben Aerogelen. Hierbei stellten sich aufgrund ihrer großen inneren Oberflächen vor allem Thymol-Furfural-Aerogele als potentielle Kandidaten für die Substitution von RF-Aerogelen heraus. Eugenol-Furfural-Xerogele waren zwar nicht hydrophob, stellten sich jedoch für den Einsatz als Vorstufe für bio-basierte Kohlenstoff-Xerogele als vielversprechend heraus. Außerdem wurde demonstriert, dass die Mikrostruktur und damit auch die innere Oberfläche der O-alkylierten Aerogele durch die Hansen-Löslichkeitsparameter der Gelationslösungsmittel kontrolliert werden kann.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Anklam, Thomas tanklam@smail.uni-koeln.de orcid.org/0000-0002-3192-907X UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-744170
Date:	2024
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Inorganic Chemistry
Subjects:	Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Aerogele German Xerogele German Hydrophob German Phenolether German Alkylphenole German Bio-basiert German Kohlenstoff German Hansen-Löslichkeitsparameter German
Date of oral exam:	21 November 2024
Referee:	Name Academic Title Milow, Barbara Prof. Dr. Griesbeck, Axel Prof. Dr. Hüsing, Nicola Univ-Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/74417