Untersuchungen zum Ladungsaufbau und pH-Wert in Silicamesoporen

• Main Author: Brilmayer, Robert Anton Paul
• Format: Others
• Language: de
• Published: 2020
• Online Access: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/12828/1/Dissertation%20Robert%20Brilmayer-2020-07-20.pdf; Brilmayer, Robert Anton Paul <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Brilmayer=3ARobert_Anton_Paul=3A=3A.html> (2020): Untersuchungen zum Ladungsaufbau und pH-Wert in Silicamesoporen.Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.25534/tuprints-00012828 <https://doi.org/10.25534/tuprints-00012828>, [Ph.D. Thesis]

Das Hauptziel dieser Arbeit ist das Verständnis von Ladungssituationen in nanoskaligen Poren. Auf der Nanoskala können Porengrößen nahe der Debye-Länge liegen, was zu starken Wechselwirkungen zwischen Oberfläche und Molekülen führt. Aus diesem Grund kann der apparente pH-Wert in diesen Dimensionen stark vom einstellbaren Lösungs-pH-Wert abweichen. Der confinement-Effekt spielt eine entscheidende Rolle für die Infiltration in Nanomaterialien und führt oft zu extremeren pH-Bedingungen innerhalb der Mesoporen verglichen zu freier Lösung. Um ein besseres Verständnis über den apparenten pH-Wert in Mesoporen zu erhalten, werden systematische Untersuchungen hinsichtlich der Funktionalisierung und der Ionenstärke auf Transport und pH-Wert durchgeführt. Hierzu werden mesoporöse Silicafilme mit den pH-responsiven Polymeren Poly(2-dimethylamino)ethylmethacrylat (PDMAEMA), Poly(2-Phosphonoxy)ethylmethacrylat (PMEP) und dem PDMAEMA-b-PMEP-Blockcopolymer modifiziert. Diese modifizierten Silicamaterialien werden dann verwendet, um die pH-abhängige Permselektivität zu untersuchen und so indirekt den apparenten pH-Wert mittels Cyclovoltammetrie zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verzögerung des Ladungsaufbaus innerhalb der Mesoporen. Als weitere Strategie werden pH-responsive Farbstoffe kovalent an Silicamesoporen angebunden. Die funktionalisierten Silicamesoporen können dann dann verwendet werden, um den Unterschied zwischen dem pH-Wert in Lösung und in verschiedenen funktionalisierten Mesoporen mit optischen Methoden direkt zu bestimmen. Abhängig von der Ionenstärke des Hintergrundelektrolyten kann sich der apparente pH-Wert in Silicamesoporen im Vergleich zur freien Lösung um mehr als eine pH-Einheit unterscheiden.