- AutorIn
- Dr. Daniel Schneider
- Titel
- Fluid behavior in porous solids: Microscopic insight by lattice models
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-326124
- Datum der Einreichung
- 06.07.2018
- Datum der Verteidigung
- 25.10.2018
- Abstract (DE)
- Vorliegende Dissertation ist eine Sammlung der vom Autor verfassten und mitverfassten Publikationen über fluide Phasengleichgewichte und Fluiddynamik in porösen Materialien, untersucht mit Hilfe von computergestützten Methoden. Der erste Teil handelt von Flüssigkeitsadsorption in mesoporösen Porenräumen mit Schwerpunkt Hysteresephänomene. Dabei wurden zuerst Sorptionsmechanismen in kanonischen Porensegmenten und einfachen zusammengesetzten Porenmodellen untersucht. Aufbauend auf diese Erkenntnisse wurde dann eine statistische Theorie entwickelt, welche es ermöglicht, Phasengleichgewichte in komplexen ungeordneten Porenräumen zu beschreiben. Die entwickelte Methode erlaubt ein erweitertes Verständnis über Sorptionsphänomene in komplexen mesoporösen Materialien und die Anwendung in der Charakterisierung dieser Porenräume erscheint aussichtsreich. Der zweite Teil der Dissertation beschäftigt sich mit den Gastransporteigenschaften von hierarchischen, aus zwei Porösitäten zusammengesetzten Festkörpern. Dabei stand vor allem der Zusammenhang zwischen der biporösen Komposition des Materials und der Moleküldynamik im Vordergrund, untersucht unter Zuhilfenahme eigens entwickelter statistischer Simulationen. Betrachtet wurden insbesondere mikro-mesoporöse Materialien, hohle Siliziumdioxid-Nanopartikel und Membranen mit gemischter Matrix. Tiefergehendes Verständnis über die zugrundeliegenden Gastransportprozesse wurde im Vergleich mit experimentellen Ergebnissen erreicht. Beide Kapitel werden durch eine kurze Einführung in die jeweilige Thematik und die den nachfolgenden Publikationen zugrundeliegenden Konzepten ergänzt.
- Abstract (EN)
- The thesis at hand is a collection of the publications written and co-authored by the author on the subject of fluid phase equilibria and dynamics in porous materials as studied with computational methods. The first part addresses fluid adsorption in confined mesoporous spaces with a particular focus on hysteresis phenomena. For this purpose, first the sorption mechanisms in canonical pore segments and simple interconnected pores were studied. Based on those insights, a statistical theory describing the phase equilibria in large-scale disordered pore systems was developed, yielding novel understanding of the sorption phenomena in complex mesoporous materials and promising future application for the characterization of these pore spaces. The second part of this thesis considers the mass transfer properties of hierarchical porous solids combining two different porosities. Here, the relationship between the structural biporous composition of the host material and the molecular dynamics were studied using specifically developed statistical simulations. Particularly, micro-mesoporous materials, hollow core-shell silica nanoparticles, and mixed matrix membranes were considered. For each case, comparison to experimental data led to a deeper understanding of the underlying transport processes. Each of the two chapters is preceded by a short introduction into the subject focused on presenting the concepts used in the corresponding publications.
- Verweis
- Filling dynamics of closed end nanocapillaries
Link: doi.org/10.1021/la404456e
DOI: 10.1021/la404456e - Modeling the influence of side stream and ink bottle structures on adsorption/desorption dynamics of fluids in long pores
Link: doi.org/10.1021/la503482j
DOI: 10.1021/la503482j - Phase transitions in disordered mesoporous solids
Link: doi.org/10.1038/s41598-017-07406-2
DOI: 10.1038/s41598-017-07406-2 - Mesopore-promoted transport in microporous materials
DOI: 10.1002/cite.201500037
Link: doi.org/10.1002/cite.201500037 - Transport properties of hierarchical micro-mesoporous materials
DOI: 10.1039/C5CS00715A
Link: doi.org/10.1021/la404456e - Diffusion and molecular exchange in hollow core-shell silica nanoparticles
DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b02367
Link: doi.org/10.1021/acs.langmuir.5b02367 - An untrodden path: Versatile fabrication of self-supporting polymer-stabilized percolation membranes (PSPMs) for gas separation
DOI: 10.1002/chem.201701266
Link: doi.org/10.1002/chem.201701266 - Short-time diffusion behavior of Brownian particles in confining potentials
Link: arxiv.org/abs/1611.07739 - Freie Schlagwörter (EN)
- porous materials, adsorption, diffusion, computer simulations, lattice models
- Klassifikation (DDC)
- 530
- Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution
- Universität Leipzig, Leipzig
- Förder- / Projektangaben
- Version / Begutachtungsstatus
- publizierte Version / Verlagsversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-326124
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 07.01.2019
- Dokumenttyp
- Dissertation
- Sprache des Dokumentes
- Englisch
- Inhaltsverzeichnis
1 Introduction 2 Adsorption in mesoporous solids 2.1 Filling dynamics of closed end nanocapillaries 2.2 Modeling the influence of side stream and ink bottle structures on adsorp- tion/desorption dynamics of fluids in long pores 2.3 Phase transitions in disordered mesoporous solids 3 Diffusion in hierarchical biporous materials 3.1 Mesopore-promoted transport in microporous materials 3.2 Transport properties of hierarchical micro-mesoporous materials 3.3 Diffusion and molecular exchange in hollow core-shell silica nanoparticles 3.4 An untrodden path: Versatile fabrication of self-supporting polymer- stabilized percolation membranes (PSPMs) for gas separation 3.5 Short-time diffusion behavior of Brownian particles in confining potentials Bibliography Author contributions Acknowledgements