Vue schématique des structures de carbone avec des pores. Crédit :HZB
Les nanostructures en carbone sont extrêmement polyvalentes. Ils peuvent absorber des ions dans les batteries et les supercondensateurs, stocker des gaz et dessaler l'eau. La manière dont ils s'acquittent de la tâche à accomplir dépend en grande partie des caractéristiques structurelles des nanopores. Une nouvelle étude du HZB a maintenant montré que les changements structurels qui se produisent en raison de la transition de la morphologie avec l'augmentation de la température de la synthèse peuvent également être mesurés directement, utilisant la diffusion des rayons X aux petits angles. Les résultats sont maintenant publiés dans la revue Carbone .
Les carbones nanoporeux optimisés peuvent servir d'électrodes pour le transport rapide d'électrons et d'ions ou améliorer les performances des dispositifs de stockage et de conversion d'énergie. Ainsi l'accordabilité de la taille, forme, et la distribution des pores est hautement requise. L'équipe de l'Institut HZB pour la matière molle et les matériaux fonctionnels a collaboré avec un groupe de l'Université de Tartu, Estonie, s'enquérir de la nanoarchitecture, surface intérieure, Taille, forme et distribution des nanopores en fonction des conditions de synthèse.
Des collègues estoniens ont produit une série de carbones nanoporeux en faisant réagir une poudre de carbure de molybdène (Mo
Les structures de surface ont été analysées par microscopie électronique à transmission au HZB. La surface intérieure des matériaux nanocarbonés est généralement étudiée par adsorption de gaz. Cependant, cette méthode est non seulement relativement inexacte, il ne contient pas non plus d'informations sur la forme et la taille des pores. Pour des informations plus approfondies, Le Dr Eneli Härk et ses collègues du HZB ont travaillé avec la diffusion des rayons X aux petits angles, une technique permettant d'obtenir des informations sur diverses caractéristiques structurelles à l'échelle nanométrique dont la taille moyenne des pores.
La diffusion des rayons X aux petits angles fournit non seulement des informations sur la surface interne précise et la taille moyenne des pores, mais aussi sur leur angularité, c'est à dire., arêtes vives des pores formés, qui jouent un rôle majeur pour la fonctionnalisation des matériaux. "L'analyse SAXS résume sur une énorme quantité de micropores en omettant des hypothèses trompeuses reliant ainsi directement l'architecture nanostructurale du matériau aux paramètres techniques macroscopiques à l'étude en ingénierie, " explique Härk.
L'objectif principal était de comprendre la formation structurelle, et les caractéristiques électrochimiques du carbone en fonction de la température de synthèse. "Pour un fonctionnement optimal, non seulement la surface intérieure élevée est cruciale, mais les pores doivent avoir exactement la bonne forme, taille et répartition, " dit Härk.
