Festkörper- und Strukturchemie

Die Anorganische Festkörperchemie beschäftigte sich über einen weiten Zeitraum hinweg lediglich mit dem Verständnis von kristallinen Verbindungen. Unsere Herangehensweise ist getrieben vom Verständnis der Funktion, die ein Feststoff besitzt. Dabei ist es für uns unerheblich, ob es sich um einen amorphen oder kristallinen Feststoff handelt. Entsprechend sind die synthetischen Konzepte, die in unserer Arbeitsgruppe angewandt werden, nicht nur fokussiert auf sich im thermdynamischen Minimum befindliche Festkörper, sondern auch auf kinetisch gebildete metastabile Phasen oder solche mit einer hohen Defektanzahl. Als Methoden für die Synthese von Festkörpern setzen wir neben den klassischen Hochtemperatursynthesen auch den Sol-Gel Prozess, kontinuierliche Syntheseverfahren oder die Mechanochemie ein.
Die Charakterisierung der erhaltenen Materialien wird mit verschiedenen Verfahren durchgeführt, dazu gehören Pulverdiffraktion, um die kristalline Phasenzusammensetzung zu studieren, dynamische Lichtstreuung zur Bestimmung des hydrodynamischen Radius, Elektronenmikroskopie zur Bestimmung der Größenverteilungen von Primär- oder Sekundärkörnern oder Pulverdiffraktometrie zur Bestimmung von Kristallitgröße, Verzerrungszuständen und Domänenstruktur. Um ein tiefergehendes Verständnis für die entstandenen Materialien zu gewinnen, verwenden wir auch quantenmechanische Methoden.
Ein Themengebiet, das wir derzeit intensiv untersuchen, ist die Herstellung und Aktivierung von Festkörpern mittels mechanochemischer Methoden. Diese erlauben uns die Herstellung von nanokristallinen Verbindungen mit einer hohen Defektdichte, welche für viele Anwendungen beispielsweise in der Energiespeicherung von hohem Interesse sind.

Ausgewählte wissenschaftliche Artikel:

  • Mechanochemical Synthesis of Mn3O4 Nanocrystals and Their Lithium Intercalation Capability, D. Becker, M. Klos, G. Kickelbick, Inorg. Chem.2019, 58, 15021-15024. doi:10.1021/acs.inorgchem.9b02429
  • Reactive milling induced structure changes in phenylphosphonic acid functionalized LiMn2O4 nanocrystals - synthesis, Rietveld refinement, and thermal stability, D. Becker, R. Haberkorn, G. Kickelbick, Eur. J. Inorg. Chem. 2019, 4835-4845. doi:10.1002/ejic.201900946
  • Long alkyl chain organophosphorus coupling agents for in situ surface functionalization by reactive milling; A. Betke, G. Kickelbick; Inorganics2014, 2, 410-423. doi: 10.3390/inorganics2030410
  • Important Reaction Parameters in the Synthesis of Phenylphosphonic Acid Functionalized Titania Particles by Reactive Milling; A. Betke, G. Kickelbick; New J. Chem. 2014, 38, 1264-1270. doi: 10.1039/c3nj01291c
  • Synthesis of Surface-Functionalized Titania Particles with Organophosphorus Coupling Agents by Reactive Milling; A. Fischer, C. Ney, G. Kickelbick; Eur. J. Inorg. Chem.2013, 5701-5707. doi:10.1002/ejic.201300589