Mehrkavitätenformen

Mehrkavitätenformen bezeichnen Strukturen, in denen mehrere Kavitäten oder Porenräume unterschiedlicher Größe und Geometrie vorhanden sind. Sie treten in verschiedenen Materialklassen auf, insbesondere in zeolithischen Materialien, Metal-Organischen Gerüstverbindungen (MOFs), Covalent Organic Frameworks (COFs) und in bestimmten porösen Silikaten.

Die Merkmale umfassen hierarchische Porosität, das Vorhandensein mehrerer Porensysteme sowie unterschiedliche Oberflächenbereiche, die den Transport von Molekülen durch das Material beeinflussen. Die Klassifikation erfolgt nach Porengrößenklassen (Mikro-, Meso-, Makroporen) und nach räumlicher Anordnung der Kavitäten, z. B. isoliert, interpenetrierend oder vernetzt. Oft liegen primäre Poren zusammen mit sekundären Kavitäten vor, was zu komplexen Diffusionswegen führt.

Beispiele sind MOFs mit sekundären Porensystemen, Zeolithe mit größeren Kavitäten nebeneinander kleineren Kanälen sowie COFs, die mehrere Größenordnungen von Hohlräumen aufweisen. Diese Strukturen ermöglichen eine gezielte Steuerung von Porenarchitektur und Molekülzugang.

Anwendungen umfassen Gasadsorption und -Trennung, katalytische Reaktionen mit verbessertem Zugang zu aktiven Zentren sowie die Speicherung von Gasen wie Wasserstoff oder CO2. Die Auswahl einer Mehrkavitätenform richtet sich nach den Anforderungen an Porenverteilung, Oberflächencharakter und Stabilität des Materials.

Zur Charakterisierung dienen Messmethoden wie BET-Bestimmungen, Gasadsorption, Röntgenkristallographie, Elektronenspinresonanz und Transmissionselektronenmikroskopie; die Bestimmung der Hierarchie und Geometrie bleibt eine technische Herausforderung.

---