Entwicklung einer dynamischen Fluid-Zelle f\u00fcr in situ Labor-NEXAFS-Untersuchungen von Umweltproben<\/p>\n
Die NEXAFS-Spektroskopie ist eine r\u00f6ntgenanalytische Methode, die auf der Anregung
kernnaher Elektronen und damit verbundenen \u00dcberg\u00e4ngen in h\u00f6here, unbesetzte Orbitale
bzw. in das Kontinuum basiert. Sie erlaubt Aussagen \u00fcber elektronische Zust\u00e4nde,
Bindungsformen, Oxidationsstufen und Ligandeneffekte untersuchter Elemente und
Verbindungen. Im Gegensatz zu anderen Methoden (z.B. Raman- oder FTIR-Spektroskopie) ist die spektroskopische Erfassung nicht an das Vorhandensein bestimmter funktioneller Gruppen, Molek\u00fcleigenschaften oder eine strukturierte, repetitive Fernordnung gebunden. Sie besitzt zudem eine hohe Sensitivit\u00e4t gegen\u00fcber leichten Ver\u00e4nderungen von elektronischen Zust\u00e4nden, erfasst in geringen Konzentrationen enthaltene Elemente und erm\u00f6glicht die Untersuchung von analytisch teils schwer zug\u00e4nglichen Nanomaterialien und adsorbierten Phasen. Die NEXAFS-Spektroskopie erlaubt somit Aussagen und Einsichten, die mit anderen spektroskopischen Methoden nicht m\u00f6glich sind.
Bisher ist die Durchf\u00fchrung von NEXAFS-Messungen an Synchrotronstrahlenquellen
gebunden und daher f\u00fcr Anwender nur beschr\u00e4nkt zug\u00e4nglich. Aus technischen Gr\u00fcnden sind zeitaufgel\u00f6ste in situ-Experimente und die Untersuchung von Fluiden an Synchrotronen nur sehr eingeschr\u00e4nkt umsetzbar. Daher markiert die Analyse nicht-ausgasender Festphasen den aktuellen Standard f\u00fcr NEXAFS-Untersuchungen. In umweltrelevanten Technologien und umweltbezogener Grundlagenforschung zeichnet sich jedoch ein zunehmender Bedarf an der NEXAFS-Untersuchung von Fluiden und von in situ-NEXAFS-Experimenten ab.
Im Rahmen des Promotionsvorhabens soll aus diesem Grund eine Fluid-Zelle f\u00fcr
zeitaufgel\u00f6ste in situ-Untersuchungen entwickelt werden. Diese wird in eine bereits
bestehende Labor-NEXAFS-Apparatur integriert, die in den vergangenen Jahren im Laser-
Laboratorium G\u00f6ttingen e.V. aufgebaut und in diversen Anwendungen validiert wurde. Das
kompakte NEXAFS-Spektrometer deckt den Photon-Energiebereich von 60-1000 eV ab und erm\u00f6glicht die Erfassung zahlreicher, umweltrelevanter Elemente (C, N, O, Mn, Fe, \u2026).
Die Entwicklung und Anwendung der Fluid-Zelle liefert damit einen direkten inhaltlichen
Beitrag zu umweltentlastenden Technologien bzw. zur umweltwissenschaftlichen
Grundlagenforschung. Umweltrelevante Anwendungen bzw. ihre Proben haben neben den
spezifischen Eigenschaften und Anforderungen eine hohe Komplexit\u00e4t und beschr\u00e4nkte
Aufbereitungsm\u00f6glichkeiten durch organische Systemkomponenten gemeinsam. Daher soll die geplante Fluid-Zelle bewusst in verschiedenen fach\u00fcbergreifenden Kooperationen und interdisziplin\u00e4ren Fragestellungen eingesetzt werden. Neben dem wissenschaftlichen Beitrag zu umweltspezifischen Entwicklungen und Forschungsthemen flie\u00dfen unterschiedliche Anforderungen sowie ein variierendes Versuchsdesign so in die Entwicklung und Implementierung der Fluid-Zelle ein. Dadurch wird der zeitnahe Zugang zu dieser Methode gew\u00e4hrleistet.
Die Anwendung der Fluid-Zelle ist in drei Kooperationen vorgesehen: Im Bereich regenerativer Energietechnologien (Solar Fuel-Produktion) soll eine innovative, h\u00e4matitbasierte Halbleiter-Photoanode in Struktur-Funktions-Untersuchungen hinsichtlich der elektronischen Struktur und chemischen Reaktionen des enthaltenen Eisens analysiert werden. In der Untersuchung des Verhaltens und der Eignung modifizierter, kohlenstoffbasierter Nanomaterialien als alternative Katalysatoren wird au\u00dferdem die Kohlenstoffchemie einbezogen. Dar\u00fcber hinaus
ist die Anwendung der Fluid-Zelle in der Bodenchemie zur Aufkl\u00e4rung von Redoxprozessen und Komplexierungsvorg\u00e4ngen von Eisen- und Manganoxiden geplant, um einen Beitrag zurAbkl\u00e4rung von Stoffumlagerungen in B\u00f6den zu leisten.
Die Entwicklung einer Fluid-Zelle f\u00fcr zeitaufgel\u00f6ste in situ-NEXAFS-Spektroskopie in
Laboranwendungen er\u00f6ffnet neue Perspektiven in der chemischen Analytik und macht diese spektroskopische Methode f\u00fcr die Anwendung in zahlreichen umweltrelevanten und
fach\u00fcbergreifenden Fragestellungen zug\u00e4nglich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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