Abgesehen von ihrem Einsatz bei der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) in Brennstoffzellen sind metallfreie Katalysatoren auf Kohlenstoffbasis auch als Ersatz fur Edelmetall- oder ...Metalloxid-Katalysatoren bei der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) in Metall-Luft-Batterien sowie der Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) der Wasserspaltung von Interesse. Dieser Aufsatz beschäftigt sich mit neuen Entwicklungen bei metallfreien Katalysatoren auf Kohlenstoffbasis fur die OER und die HER und benennt Probleme und Perspektiven auf dem relativ jungen Forschungsgebiet der metallfreien Elektrokatalyse.
Abstract
Nanodrähte aus sp
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‐C‐C‐gebundenem Diamant sind Halbleiter mit einer breiten Bandlücke und einer Kombination ausgezeichneter Eigenschaften wie einer negativen Elektronenaffinität, ...chemischer Inertheit, einem hohen Elastizitätsmodul, höchster Härte und höchster thermischer Leitfähigkeit bei Raumtemperatur. Über die Herstellung von 1D‐Diamant‐Nanodrähten können die zentralen Eigenschaften von Diamant durch Erhöhen des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen gesteuert und verbessert werden. Der theoretische Vergleich mit Kohlenstoff‐Nanoröhrchen zeigt, dass Diamant‐Nanodrähte energetisch und mechanisch existenzfähige Strukturen sind – die reproduzierbare Synthese kristalliner Diamant‐Nanodrähte bleibt aber schwierig. Wir geben eine aktuelle und umfassende Übersicht über Diamant‐Nanodrähte, in der wir ihre Synthese, Strukturen, Eigenschaften und Anwendungen diskutieren.
Zwerge mit leuchtender Zukunft Haufe, Helfried; Böttcher, Horst
Chemie in unserer Zeit,
12/2018, Volume:
52, Issue:
6
Journal Article
Peer reviewed
Zusammenfassung
Der Übersichtsartikel berichtet über die aktuelle Forschung und Entwicklung von graphitischen Kohlenstoff‐Nanopartikeln (engl. Graphitic Carbon dots) insbesondere im Hinblick auf ihre ...Synthese und die Möglichkeiten ihrer chemischen und biomedizinischen Nutzung. Als eine neue Kategorie von Nanomaterialien zeigen Kohlenstoff‐Nanopartikel eine Reihe besonderer Eigenschaften: einstellbare Photolumineszenz bis in den infraroten Spektralbereich, hohe Biokompatibilität, geringe Toxizität, hohe chemische Stabilität und gute Wasserlöslichkeit. Graphitische Kohlenstoff‐Nanopartikel können durch einfache, grüne, kostengünstige Synthesen aus nahezu allen organischen Materialien hergestellt werden. Darüber hinaus können die physikalisch‐chemischen Eigenschaften und das Photolumineszenzverhalten sowohl durch Oberflächenpassivierung und – funktionalisierung als auch durch Modifizierung mit Fremdatomen gesteuert werden. Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2004 wurden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der chemischen Sensorik, in der biomedizinischen Diagnostik und Therapie und in der Photokatalyse gefunden, die sehr vielversprechend für zukünftige Entwicklungen sind.
Summary
The article reviews the progress in the actual research and development of graphitic carbon dots , especially with regard to their synthesis and the possibilities of their chemical and biomedical applications. As a new category of nanomaterials, graphitic carbon dots offer some outstanding properties: a tunable photoluminescence up to the IR region, high biocompatibility, low toxicity, high chemical stability and water solubility. Graphitic carbon dots can be prepared from any organic matter by green, convenient and low‐cost methods. Moreover, surface passivation and functionalization of the carbon dots as well as modification with other elements allow the control of their physicochemical and photoluminescence properties. Since their discovery in 2004, graphitic carbon dots have found many possibilities of applications in the fields of chemical sensing, in the biomedical diagnostics and therapy and photocatalysis which are very promising for the future development.
Lignin is one of the most abundant natural polymers after cellulose and has attracted great attention in academia as well as in industry for miscellaneous applications. Lignin also exhibits very high ...potential as a renewable sustainable resource for a galaxy of high value biochemicals. Due to the typical structure of lignin, it can be converted into different types of useful products. From a ligno-cellulose bio-refinery prospective point of view, it can be regarded as an economic bio product and can also be used as filler in several polymers to form blends or composites. Recently lignin-based hydrogels have shown excellent performance for removal of various pollutants from water. The adsorption properties of lignin based hydrogels can further be improved by using a combination of nanomaterials and lignin that results in promising hydrogel nanocomposites. In nature, the most abundant structures are formed by the combination of lignin, cellulose and hemicelluloses. In this article, we have attempted to comprehensively review the research work carried out in the direction of usage of lignin-based hydrogel for removal of toxic pollutants including metal ions and dyes.
•Hydrogel synthesized from Lignin.•The properties and mechanism of the Lignin and hydrogels are described.•Recent advances in water treatment applications of the hydrogels are presented.•Lignin offer a unique opportunity for water purification and other applications.
Heteroatom-doped carbon nanomaterials are highly promising cost-effective electrocatalysts for replacing noble metal nanomaterials in many energy-related electrocatalytic fields. Herein, the ...nitrogen-doped graphene aerogels (N-GA) with tunable nitrogen content are synthesized by the pyrolysis of the graphene aerogels-polyallylamine (GA-PAA) hybrids. By changing the molecular weight of PAA in the GA-PAA hybrids, the nitrogen content of the N-GA can be regulated from 0.58% to 2.07%. The electrocatalytic activity of the N-GA increases with the nitrogen content for the oxygen reduction reaction (ORR) in the alkaline media. The three-dimensionally porous interconnected structure and the nitrogen doping endow the N-GA with excellent electrocatalytic activity and durability for the ORR in the alkaline media.
Display omitted
Abstract
Nanomaterialien haben Einzug in die Medizintechnik gehalten und werden künftig eine immer wichtigere Rolle in neuen diagnostischen und therapeutischen Verfahren spielen. Dabei profitieren ...sowohl etablierte Produkte wie kardiovaskuläre Implantate als auch neue Konzepte wie etwa die der regenerativen Medizin von den Möglichkeiten der nanoskaligen Gestaltung von Werkstoffen. Der Artikel gibt eine kurze Übersicht über Biomaterialien im Blut‐ und Gewebekontakt und informiert anhand von Beispielen über aktuelle Entwicklungen speziell auf dem Gebiet der nanoskaligen Gestaltung von biofunktionellen polymeren Biomaterialien. Abschließend werden Trends bei der Entwicklung von Nanomaterialien für biomedizinische Anwendungen und sich abzeichnende Schwerpunkte einer künftigen
Nanomedizin
diskutiert.
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