Festkörper- und Strukturchemie

Unser Forschungsansatz in der anorganischen Festkörperchemie basiert auf einem tiefen Verständnis der strukturellen und chemischen Eigenschaften von Festkörpern, die ihre einzigartigen Funktionen und Potenziale bestimmen. Wir konzentrieren uns gleichermaßen auf amorphe und kristalline Materialien. Unsere Synthesestrategien umfassen nicht nur Feststoffe im thermodynamischen Gleichgewicht, sondern auch metastabile Phasen und defektreiche Materialien, die durch kinetisch kontrollierte Prozesse erzeugt werden. Neben den klassischen Hochtemperatursynthesen nutzen wir auch das Sol-Gel-Verfahren, kontinuierliche Syntheseprozesse und mechanochemische Methoden zur Herstellung von Festkörpern.

Zur umfassenden Charakterisierung unserer Materialien setzen wir eine Reihe moderner Techniken ein: Pulverbeugung zur Untersuchung der kristallinen Phasenzusammensetzung und zur Bestimmung von Defektstrukturen, begleitet von Festkörper-NMR, um einen lokaleren Einblick in die chemische Umgebung einzelner Elemente zu erhalten, und Elektronenmikroskopie zur Analyse der Größenverteilung von Primär- und Sekundärteilchen. Darüber hinaus nutzen wir quantenmechanische Methoden für ein detailliertes strukturelles Verständnis.

Ein besonderer Forschungsschwerpunkt ist die mechanochemische Herstellung und Aktivierung von Festkörpern. Diese Methode ermöglicht die Herstellung von Verbindungen mit einer hohen Defektdichte, die für zukunftsweisende Anwendungen in der Energiespeicherung von besonderem Interesse sind.

Ausgewählte wissenschaftliche Artikel:

  • Oligo-Condensation Reactions of Silanediols with Conservation of Solid-State-Structural Features.  J.-F. Kannengiesser, B. Morgenstern, O. Janka, G. Kickelbick, Chem. - Eur. J. 2024, 30, e202303343, doi:10.1002/chem.202303343.
  • Black Titania and Niobia within Ten Minutes - Mechanochemical Reduction of Metal Oxides with Alkali Metal Hydrides, A. Michaely, O. Janka, E. C. J. Gießelmann, R. Haberkorn, H. T. A. Wiedemann, C. W. M. Kay, G. Kickelbick, Chem. Eur. J. 2023, e202300223, doi: 10.1002/chem.202300223.
  • 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