Ordered mesoporous silica COK-12: mesoscale tailoring, upscaling, continuous synthesis and application in the oxidative coupling of methane PDF Download

Author: Colmenares, Maria
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
ISBN: 3798329885
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 203

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Book Description
Ordered mesoporous silica (OMS) materials are a family of silica nanomaterials with pores ranging in size from 2 to 50 nm which are arranged periodically within the silica matrix. They have expanding applications in various fields of research, such as drug delivery, adsorption, separation and catalysis. COK-12 is an OMS produced by the soft-templating method, using the block copolymer P123 as a structure-directing agent. The synthesis takes place at room temperature under mild reaction conditions. In comparison with the most widely known OMS, the synthesis of COK-12 is more time efficient, inexpensive and environmentally friendly, yielding a material analogous to the well-known SBA-15. This thesis encompasses investigations regarding the production of the ordered mesoporous silica material (OMS) known as COK-12, in terms of upscaling of the synthesis and tailoring of the size and shape of its characteristic hexagonal pore structure. Batch upscaling of the synthesis yielded a material with nearly identical properties to that of the original COK-12. Upscaling of the COK-12 synthesis was also studied in continuous mode. The installation and operation of a continuous COK-12 production unit was carried out with the aim to determine the possibility of large-scale production of COK-12 with consistent material properties. COK-12 was produced in continuous mode by varying the time of aging of the COK-12 slurry and the flow rate of the feed streams, yielding materials with properties nearly identical to those of the original COK-12. COK-12 was used as a support for the Na2WO4-Mn/SiO2 catalyst for the oxidative coupling of methane reaction in various forms (powder, granular produced by pressing and monolithic), showing promising results comparable to the enhanced activity of the catalyst supported on the SBA-15. The advantage of using COK-12 over other OMS materials is that the facile nature of COK-12 synthesis makes it a viable candidate for industrial production of the Na2WO4-Mn/SiO2 catalyst, if paired with appropriate pelletizing and preparation method. The introduction of hexane and polypropylene glycol (PPG) as micellar swelling agents into the original COK-12 synthesis was studied in order to tailor the mesoporous structure of the system. Hexane was used as a micelle expander and as an agent to produce silica mesocellular foams, with “ink-bottle” shaped pores with a larger diameter than that of the original COK-12. By adding PPG into the synthesis, the shift of the mesostructure of COK-12 from 2D hexagonal to a multilamellar vesicular configuration was studied, resulting in the progressive formation of this type of material with increasing concentration of PPG. The flexibility of the COK-12 synthesis in terms of upscaling and tailoring of the mesostructure was examined throughout this work, with an aim to contribute to the existing and expanding knowledge regarding more versatile, sustainable and possibly industrial OMS production. Ordered Mesoporous Silica (OMS) gehört zu der Familie der Silica-Nanomaterialien mit periodisch angeordneten Mesoporen im Größenbereich zwischen 2 und 50 nm. Diese werden zunehmend in unterschiedlichen Forschungsfeldern wie Medikamentenfreisetzung, Adsorption, Separation und Katalyse eingesetzt. COK-12 ist ein OMS, das über eine Soft-Templating-Methode unter Nutzung des Blockcopolymers P123 als strukturbestimmenden Zusatz erzeugt wird. Die Synthese erfolgt bei Raumtemperatur unter milden Reaktionsbedingungen. Im Vergleich zu den am weitesten bekannten OMS-Materialien ist die Synthese von COK-12 zeiteffizient, günstig und umweltfreundlich. Dabei wird ein OMS-Material analog zu dem bereits etablierten SBA-15 erzeugt. Die vorliegende Dissertation umfasst die Synthese eines als COK-12 bekannten OMS-Materials, dem Scale-Up der Synthese sowie die Anpassung und Modifizierung der ursprünglich hexagonal-angeordneten Mesoporen bezüglich Porengrößen und Porenform. Das diskontinuierliche Scale-Up im Batchprozess führt zu nahezu identischen Materialeigenschaften im Vergleich zu dem ursprünglichen COK-12. Ein Scale-Up der COK-12-Synthese wurde zusätzlich im kontinuierlichen Prozess erprobt. Dessen Installation und Operation wurde mit dem Ziel durchgeführt, um die Möglichkeit einer Produktion von großen Mengen an COK-12 mit einheitlichen Materialeigenschaften zu validieren. Durch eine Variation der Alterungszeit als auch der Fließrate der Lösungen konnte COK-12 im kontinuierlichen Prozess mit nahezu identischen Eigenschaften wie das ursprüngliche COK-12 erzeugt werden. COK-12 wurde erfolgreich in verschiedenen Formen (Pulver, Pressgranulate und Monolithe) als Trägermaterial für Na2WO4-Mn/SiO2-Katalysatoren für die Oxidative Kopplung von Methan eingesetzt. Die resultierenden Aktivitäten ist sind vergleichbar mit denen des auf SBA-15-geträgerten Katalysators Der Vorteil der Nutzung von COK-12 im Vergleich zu anderen OMS-Materialien liegt in der vergleichsweise simplen COK-12-Synthese, weshalb es ein interessanter Kandidat für eine mögliche industrielle Produktion des Na2WO4-Mn/SiO2-Katalysators ist, wenn wenn geeignete Pelletierungs- und Herstellungsmethoden angewendet werden. Die Zugabe von Hexan und Polypropylenglykol (PPG) zur Aufweitung der Mizellen in der ursprünglichen COK-12-Synthese wurde untersucht, um die mesoporöse Struktur des Systems zu variieren. Hexan wurde eingesetzt zur Aufweitung der Mizellen und als Hilfsmittel zur Produktion mesozellulärer Silica-Schäume mit „ink-bottle“-förmigen Poren sowie vergrößertem Porendurchmesser im Vergleich zu denen des ursprünglichen COK-12. Durch die Zugabe von PPG in die Synthese verändert sich die Mesoporenstruktur der ursprünglichen hexagonalen 2D-Struktur zu einer multilamellaren vesikulären Anordnung, die mit zunehmender PPG-Konzentration verstärkt wird. Die Flexibilität der COK-12-Synthese wurde in dieser Arbeit in Bezug auf ein Scale-Up und eine Porenmodifikation weitreichend untersucht, mit dem Ziel das existierende Wissen in Bezug auf eine vielseitige, nachhaltige sowie eine potentielle Industrieproduktion der COK-12-Synthese zu entwickeln.

Author: Wang, Xifan
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
ISBN: 3798330883
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 218

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Book Description
Polymer-derived ceramics possess great advantages in the view of cellular ceramic processing compared to traditional powder-based technologies, as the polymeric nature of ceramic precursors allows the utilization of various shaping approaches. Amongst them, Additive Manufacturing and Freeze Casting are two novel shaping methods, which are capable of producing three-dimensional complex architectures and foams with well-controlled pore morphology, respectively. In this thesis, photoinduced thiol-ene polymerization of vinyl containing preceramic polymers with thiol monomers is systematically investigated, both from the energetic view and from the kinetic view. Subsequently, a novel stereolithographic approach is developed and applied to the additive manufacturing of complex-shaped polymer-derived ceramics. In addition, photopolymerization-assisted freeze casting is successfully developed to freeze cast liquid preceramic polymer and yields porous ceramics with well-controlled pore morphology. Polymerabgeleitete Keramiken besitzen große Vorteile im Hinblick auf den Verarbeitungsprozess von zellularen Keramiken im Vergleich zu traditionellen pulverbasierten Technologien, da der polymere Ursprung der Ausgangsstoffe für die Keramik die Nutzung verschiedener Formgebungsmethoden ermöglicht. Additive Fertigung und Gefriergießen sind zwei neuartige Formgebungsverfahren, die jeweils in der Lage sind, komplexe dreidimensionale Geometrien sowie Schäume mit einer kontrollierten Porenmorphologie zu produzieren. In dieser Arbeit wird die photoinduzierte Thiol-En-Polymerisation von prekeramischen Polymeren, die Vinyl und Thiol-Monomere enthalten, systematisch und sowohl aus energetischer als auch aus kinetischer Hinsicht untersucht. Im Folgenden wird ein neuartiger stereolithografischer Ansatz entwickelt und auf die additive Fertigung von polymerabgeleiteten Keramiken komplexer Gestalt angewendet. Zusätzlich wird photopolymerisierungsunterstütztes Gefriergießen erfolgreich entwickelt, um flüssige prekeramische Polymere gefrierzugießen und poröse Keramiken mit einer definierten Porenmorphologie zu erzeugen.

Author: Van Duren, Stephan
Publisher: Universitätsverlag der TU Berlin
ISBN: 3798330646
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 188

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Book Description
In recent years, kesterite Cu2ZnSnS4 (CZTS) has become an interesting alternative to copper indium gallium (di)selenide (CIGS) due to its non-toxic and earth abundant constituents. A variety of methods is being used to fabricate kesterite thin films, such as coevaporation, sputtering, electrodeposition, spray pyrolysis and others. Most of them include an annealing step to stimulate elemental mixing and interdiffusion. Although conversion efficiencies of kesterite solar cells have increased among different research groups, the record value of 12.6% set by IBM in 2014 has not been broken yet. Therefore, experimental and theoretical studies are needed to predict the effect of the secondary phases and detrimental defects on the electronical properties of the CZTS based solar devices. The work presented here studies non-destructive techniques for in situ process control and monitoring. With the aim to detect phases and phase transitions to optimize crucial processing steps such as pre-annealing of metal precursors, high temperature annealing and vacuum deposition of Cu-Sn-Zn-S based thin films. The research consists of three parts in which Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and reflectometry are used to explore this objective. In the first part Raman spectroscopy is investigated as an in situ monitoring technique during high temperature annealing of thin films. It investigates whether the occurrence of CZTS can be monitored when it is created from annealing a Mo/CTS/ZnS layered thin film. CuS, SnS, ZnS and CTS (Cu-Sn-S) films are prepared by physical vapor deposition. The Raman scattering intensity was compared to investigate whether their specific vibrational modes can be distinguished from each other at room temperature. Then, the CTS film is annealed between 50 and 550 °C in order to investigate whether CTS vibrational modes can be identified at elevated temperatures and to see which transitions take place within the thin film. Also, a CZTS reference film is annealed between 50 and 550 °C for reference purposes. The temperature dependence of the main CZTS modes is examined to investigate whether it can be used for in situ temperature control. Finally, a ZnS layer is deposited on the unannealed CTS film to obtain a Mo/CTS/ZnS layered film. This film is used to study the conversion of CTS/ZnS into CZTS at elevated temperatures. It was found that Raman spectroscopy can successfully be used to monitor formation of CZTS by identifying its main vibrational mode during the annealing process. The intensity of the CTS modes reduces at elevated temperatures. At 450 °C, the main CZTS mode at 338 cm-1 can be clearly identified. The second part also focuses on high temperature annealing. However, in this part the focus lies on annealing of the metal precursor films. It is explored whether specific alloys benefit or hinder the formation of secondary phases during formation of the CZTS absorber films. Also, to what extent this influences solar cell performance. In situ XRD was investigated for in situ monitoring of the pre-annealing process. Cu-poor metal precursor films are prepared by sputtering deposition. The precursors are annealed at 150 °C, 200 °C, 300 °C and 450 °C in a three zone tube furnace. The effect on the structural properties is analysed by XRD to study the formation mechanism of alloys. The precursor films are then sulfurized in a three zone tube furnace. The structural properties of the absorber are analysed and correlated with structures in the precursor. It is found that formation of SnS2 in the absorber is proportional to the remaining Sn in the pre-annealed precursor. Also, electron micrographs showed that pre-annealing temperature influences grain growth and surface precipitation of Sn-S and Zn-S. Pre-annealed absorbers at 450 °C did not exhibit these phases on the surface. Solar devices are fabricated from the absorber films and best performing devices were obtained from pre-annealed absorbers at 450 °C. They showed absence of Sn and SnS2 in, respectively, the precursor and absorber. It could be concluded that SnS2 phases are detrimental to device efficiency and that SnS2 XRD peak intensity follows an inverse proportionality with device efficiency. The third part explores reflectometry as a method to monitor a growing film during thermal evaporation in a physical vapor deposition (PVD) system. A set of six CZTS absorbers is examined by ex situ Raman spectroscopy and reflectometry to study the influence of secondary phases CuS and ZnS on reflection spectra. Composition strongly influences reflection spectra and CuS leaves a characteristic dip in the reflection spectrum at about 600 nm. An integration method was used to analyze this phenomenon quantitatively. Subsequently, a reflectometry setup is designed, developed and integrated in the PVD system. Four different CZTS co-evaporated and multi-layered films are deposited. Structural, morphological and vibrational properties are investigated. The reflection spectra are monitored during deposition and time-dependent reflection spectra are analyzed for characteristic aspects related to properties such as thickness, band gap and phase formation. CuS could not be detected in the films by the integration method due to the superposition of the CuS dip with developing interference fringes during film growth. However, in multilayered CTS/ZnS film it is found that the onset of ZnS deposition can be detected by increased reflection intensity due to reduced surface roughness. Additionally, the shifting onset of the interference fringes to lower photon energies can be used as a characteristic fingerprint during the deposition process. In conclusion, this work showed that Raman spectroscopy, XRD and reflectometry could be successfully implemented for in situ process control and monitoring of high temperature annealing and vacuum deposition of Cu-Sn-Zn-S based precursors and absorbers. The application of these in situ techniques can lead to the optimization of thin film material properties and solar cells. As such, this study has paved the way for further improvement of Cu-Sn-Zn-S based precursors and thin film absorbers. Innerhalb der letzten Jahre hat sich Kesterit Cu2ZnSnS4 (CZTS) aufgrund seiner ungiftigen Bestandteile und deren hoher Verfügbarkeit zu einer interessanten Alternative zu Kupfer Indium Gallium (di-)Selenid (CIGS) entwickelt. Zur Herstellung von Kesterit Dünnschichten wird eine Vielzahl von Methoden verwendet wie Ko-Verdampfung, Sputtern, Elektrodeposition, Spray Pyrolyse und andere. Die meisten davon beinhalten einen Temper-Schritt um die Durchmischung und Interdiffusion der Elemente zu stimulieren. Obwohl der Wirkungsgrad der Kersterit Solarzellen von verschiedenen Forschungsgruppen erhöht wurde, ist der Rekordwert von IBM von 12,6 % noch nicht gebrochen worden. Daher werden experimentelle und theoretische Studien benötigt, die den Einfluss von Fremdphasen und schädlichen Defekten auf die elektronischen Eigenschaften der CZTS Solarzellen vorhersagen. Die vorliegende Arbeit untersucht zerstörungsfreie Methoden für die in situ Prozesskontrolle und -überwachung. Dabei ist das Ziel, entscheidende Prozessschritte wie das Vortempern der Metall-Vorläufer sowie das Hochtemperatur-Tempern und die Vakuum-Abscheidung von Cu-Sn-Zn-S basierten Schichten zu optimieren. Die Untersuchung besteht aus drei Teilen, in denen Raman-Spektroskopie, Röntgendiffraktion (XRD) und Reflektometrie benutzt werden um dieses Ziel zu erreichen. Im ersten Teil wird die Ramanspektroskopie als in situ Methode zur Überwachung des Hochtemperatur-Temperns von Dünnschichten betrachtet. Es wird untersucht, ob das Entstehen von CZTS beim Tempern von gestapelten Mo/CTS/ZnS Dünnschichten beobachtet werden kann. CuS, SnS, ZnS und CTS (Cu-Sn-S) Schichten werden durch physikalische Gasabscheidung hergestellt. Die Intensität der Raman Streuung wurde vergleichen um zu untersuchen, ob die spezifischen Vibrations-Moden bei Raumtemperatur voneinander unterschieden werden können. Dann werden die CTS Schichten zwischen 50 °C und 550 °C getempert um zu untersuchen, ob die CTS Vibrations-Moden bei höheren Temperaturen identifiziert werden können und um festzustellen, welche Übergänge innerhalb der Schicht auftreten. Außerdem wurde eine CZTS Referenzschicht zwischen 50 °C und 550 °C für Referenzzwecke getempert worden. Die Temperaturabhängigkeit der CZTS Haupt-Moden werden betrachtet, um zu untersuche, ob sie für die in situ Temperaturüberwachung verwendet werden können. Abschließend wurde eine ZnS Schicht auf einem nicht getemperten CTS Film abgeschieden, um eine gestapelte Mo/CTS/ZnS Schicht zu erhalten. Diese Schicht wird verwendet, um die Umwandlung von CTS/ZnS zu CZTS bei erhöhten Temperaturen zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass Raman Spektroskopie erfolgreich verwendet werden kann, um die Bildung von CZTS zu überwachen, indem die Haupt-Vibrations-Moden während des Temperns identifiziert werden. Die Intensität der CTS Moden verringert sich bei höheren Temperaturen. Bei 450 °C kann die CZTS Hauptmode bei 338 cm-1 klar identifiziert werden. Der zweite Teil konzentriert sich ebenfalls auf das Hochtemperatur-Tempern. In diesem Teil liegt der Fokus allerdings auf dem Tempern der Metal-Vorläufer-Schichten. Es wird erforscht, ob bestimmte Legierungen die Entstehung von Fremdphasen während der Entstehung der CZTS Absorberschichten begünstigen oder hemmen und welchen Einfluss dies auf die Leistung der Solarzelle hat. In situ XRD wird verwendet, um die Prozesse des Vortemperns zu überwachen. Kupfer arme Metall-Vorläufer-Schichten werden durch Sputtern aufgetragen. Die Vorläufer werden bei 150 °C, 200 °C, 300 °C und 450 °C in einem Drei-Zonen-Röhren-Ofen getempert. Die Auswirkungen auf die strukturellen Eigenschaften werden mit XRD analysiert, um den Entstehungsmechanismus der Legierungen zu untersuchen. Die Vorläuferschichten werden dann in einem Drei-Zonen-Röhren-Ofen sulfurisiert. Die strukturellen Eigenschaften des Absorbers werden analysiert und mit der Struktur der Vorläufer korreliert. Es wurde festgestellt, dass die Entstehung von SnS2 im Absorber proportional zum verbleibenden Sn im vorgetemperten Vorläufer ist. Außerdem zeigen Bilder des Rasterelektronenmikroskops, dass die Temperatur des Vortemperns das Kornwachstum und das Abschieden von Sn-S und Zn-S an der Oberfläche beeinflusst. Bei 450 °C vorgetemperte Absorber weisen keine dieser Phasen an der Oberfläche auf. Solarzellen werden aus diesen Absorber-Schichten hergestellt und die besten Zellen entstanden aus den bei 450 °C vorgetemperten Absorbern. Bei diesen traten Sn und SnS2 weder im Vorläufer noch im Absorber auf. Es konnte geschlussfolgert werden, dass SnS2 Phasen schädlich für den Wirkungsgrad der Zellen sind und dass die Intensität der SnS2 XRD Peaks invers proportional zum Wirkungsgrad der Zellen ist. Der dritte Teil erforscht die Reflektometrie als Methode zur Überwachung des Schichtwachstums während des thermischen Verdampfens in einer Anlage zur physikalischen Gasabscheidung (PVD). Ein Satz aus sechs CZTS Absorbern wird mittels ex situ Raman-Spektroskopie und Reflektometrie vermessen, um den Einfluss der Fremdphasen CuS und ZnS auf die Reflexionsspektren zu untersuchen. Die Zusammensetzung beeinflusst die Reflexionsspektren stark und CuS hinterlässt eine charakteristische Senkung bei 600 nm im Reflexionsspektrum. Eine Integrationsmethode wurde verwendet um dieses Phänomen quantitativ zu analysieren. Anschließend wurde ein Reflektometrieaufbau entworfen, entwickelt und in die PVD-Anlage integriert. Vier verschiedene CZTS koverdampfte und Mehrschicht-Filme wurden abgeschieden. Strukturelle, morphologische und Vibrationseigenschaften werden untersucht. Die Reflexionsspektren werden während des Abscheidens aufgenommen und zeitabhängige Reflexionsspektren werden auf charakteristische Aspekte im Zusammenhang mit Eigenschaften wie Dicke, Bandlücke und Entstehung von Phasen untersucht. CuS konnte in den Schichten mit der Integrations-Methode wegen der Überlagerung der CuS Senkung mit dem entstehenden Interferenzmuster nicht detektiert werden. Allerdings wurde in gestapelten CTS/ZnS Schichten beobachtet werden, dass der Beginn der ZnS Abscheidung durch eine ansteigende Intensität der Reflektion aufgrund der verringerten Oberflächenrauigkeit detektiert werden kann. Zusätzlich kann die Verschiebung des Startpunkts der Interferenzen zu niedrigeren Photonenenergien als charakteristischer Fingerabdruck während des Abscheidungsprozesses verwendet werden. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass Raman-Spektroskopie, XRD und Reflektrometrie erfolgreich als in situ Prozesskontrolle und –überwachung bei Hochtemperatur-Tempern und Vakuum-Abscheidung von Cu-Sn-Zn-S basierten Vorläufern und Absorbern realisiert werden konnten. Die Anwendung dieser in situ Techniken kann zu einer Optimierung der Eigenschaften von Dünnschicht-Materialien und von Solarzellen führen. Als solche hat diese Untersuchung den Weg für weitere Verbesserung von Cu-Sn-Zn-S basierte Vorläufer und Dünnschicht-Absorber geebnet.

Author: An-Hui Lu
Publisher: Royal Society of Chemistry
ISBN: 0854041885
Category : Science
Languages : en
Pages : 279

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Book Description
Nanostructured materials with tailored properties are regarded as a fundamental element in the development of future science and technology. Research is still ongoing into the nanosized construction elements required to create functional solids. The recently developed technique, nanocasting, has great advantage over others in terms of the synthesis of special nanostructured materials by the careful choice of suitable elements and nanoengineering steps. This new book summarizes the recent developments in nanocasting, including the principles of nanocasting, syntheses of novel nanostructured materials, characterization methods, detailed synthetic recipes and further possible development in this area. The book focuses on the synthesis of porous solids from the viewpoint of methodology and introduces the science of nanocasting from fundamental principles to their use in synthesis of various materials. It starts by outlining the principles of nanocasting, requirements to the templates and precursors and the tools needed to probe matter at the nanoscale level. It describes how to synthesize nano structured porous solids with defined characteristics and finally discusses the functionalization and application of porous solids. Special attention is given to new developments in this field and future perspectives. A useful appendix covering the detailed synthetic recipes of various templates including porous silica, porous carbon and colloidal spheres is included which will be invaluable to researchers wanting to follow and reproduce nanocast materials. Topics covered in the book include: * inorganic chemistry * organic chemistry * solution chemistry * sol-gel and interface science * acid-base equilibria * electrochemistry * biochemistry * confined synthesis The book gives readers not only an overview of nanocasting technology, but also sufficient information and knowledge for those wanting to prepare various nanostructured materials without needing to search the available literature.

Author: Vincent Blay
Publisher:
ISBN: 9789462985568
Category : Organometallic compounds
Languages : en
Pages : 0

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Book Description
This book examines Zeolites and Metal-Organic Frameworks. It explains the different synthetic routes available to prepare these materials, and examines how they are used by science and industry.

Author: P. Misaelides
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9401144990
Category : Science
Languages : en
Pages : 506

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Book Description
Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on the Application of Natural Microporous Materials for Environmental Technology, Smolenice Castle, Slovakia, 26-30 October 1998

Author: Javier García-Martínez
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 3527335749
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 608

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Book Description
Authored by a top-level team of both academic and industrial researchers in the field, this is an up-to-date review of mesoporous zeolites. The leading experts cover novel preparation methods that allow for a purpose-oriented fine-tuning of zeolite properties, as well as the related materials, discussing the specific characterization methods and the applications in close relation to each individual preparation approach. The result is a self-contained treatment of the different classes of mesoporous zeolites. With its academic insights and practical relevance this is a comprehensive handbook for researchers in the field and related areas, as well as for developers from the chemical industry.

Author: Huan-Cheng Chang
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1119477085
Category : Science
Languages : en
Pages : 294

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Book Description
The most comprehensive reference on fluorescent nanodiamond physical and chemical properties and contemporary applications Fluorescent nanodiamonds (FNDs) have drawn a great deal of attention over the past several years, and their applications and development potential are proving to be manifold and vast. The first and only book of its kind, Fluorescent Nanodiamonds is a comprehensive guide to the basic science and technical information needed to fully understand the fundamentals of FNDs and their potential applications across an array of domains. In demonstrating the importance of FNDs in biological applications, the authors bring together all relevant chemistry, physics, materials science and biology. Nanodiamonds are produced by powerful cataclysmic events such as explosions, volcanic eruptions and meteorite impacts. They also can be created in the lab by high-pressure high-temperature treatment of graphite or detonating an explosive in a reactor vessel. A single imperfection can give a nanodiamond a specific, isolated color center which allows it to function as a single, trapped atom. Much smaller than the thickness of a human hair, a nanodiamond can have a huge surface area that allows it to bond with a variety of other materials. Because of their non-toxicity, nanodiamonds may be useful in biomedical applications, such as drug delivery and gene therapy. The most comprehensive reference on a topic of rapidly increasing interest among academic and industrial researchers across an array of fields Includes numerous case studies and practical examples from many areas of research and industrial applications, as well as fascinating and instructive historical perspectives Each chapter addresses, in-depth, a single integral topic including the fundamental properties, synthesis, mechanisms and functionalisation of FNDs The first book published by the key patent holder with his research group in the field of FNDs Fluorescent Nanodiamonds is an important working resource for a broad range of scientists and engineers in industry and academia. It will also be a welcome reference for instructors in chemistry, physics, materials science, biology and related fields.

Author: Michael S. Silverstein
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 0470390840
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 480

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Book Description
This book gathers the various aspects of the porous polymer field into one volume. It not only presents a fundamental description of the field, but also describes the state of the art for such materials and provides a glimpse into the future. Emphasizing a different aspect of the ongoing research and development in porous polymers, the book is divided into three sections: Synthesis, Characterization, and Applications. The first part of each chapter presents the basic scientific and engineering principles underlying the topic, while the second part presents the state of the art results based on those principles. In this fashion, the book connects and integrates topics from seemingly disparate fields, each of which embodies different aspects inherent in the diverse field of porous polymeric materials.

Author: Oliver Hayden
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1441994432
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 477

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Book Description
Molecular- and Nano-Tubes summarizes recent advancements in the synthesis, fabrication and applications of tubular structures. An interdisciplinary overview of innovative science focused on tubular structures is provided. The reader is offered an overview of the different fields that molecular and nano tubes appear in, in order to learn the fundamental basics as well as the applications of these materials. This book also: Shows how nanotechnology creates novel materials by crossing the barriers between biology and material science, electronics and optics, medicine and more Demonstrates that tubes are a fundamental element in nature and used in disparate applications such as ion channels and carbon nanotubes Molecular- and Nano-Tubes is an ideal volume for researchers and engineers working in materials science and nanotechnology.