DISSERTATION_BURZLER_RAPHAELA.pdf - OPUS - Universität ...

5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
stoffatome hat sich folglich um 41 % reduziert, da der unbehandelte Koks einen Wert von
67.7 at.% besitzt. Leicht erhöht hat sich dagegen die Gruppe der Einfachbindungen zwischen
einem Kohlenstoffatom und einer Hydroxid-Gruppe oder eines Kohlenstoff- und Sauerstoffatoms
von unbehandelten 15.1 at.% auf 16.9 at.% bei einer Energie von 285.9 eV. Durch die
Aktivierung des Kokses haben auch die Doppelbindungen zwischen einem Kohlenstoff- und
Sauerstoffatom oder die Carboxyl-Gruppen um 31 % zugenommen. Ihre Bindungsenergie lag
erneut bei 288.8 eV und ihr Anteil entsprach 14.3 at.%. Der gesamte Anteil der Kohlenstoffverbindungen
ist durch die Aktivierung zurück gegangen, da der unbehandelte Koks einen hohen
atomaren Anteil von 93.7 at.% und der aktivierte Koks in Summe nur noch 70.9 at.% besitzt.
Durch die Aktivierung unter Temperatureinwirkung hat sich der Anteil einiger Kohlenstoffverbindungen
erhöht, aber die Einfachbindungen zwischen zwei Kohlenstoffatomen wurden
aufgebrochen, bzw. „gecrackt“. Wie bereits erwähnt, waren hier der C1s- und der K2p-Peak
miteinander verschmolzen und zwei der fünf Fit-Maxima stehen für unterschiedliche Kaliumverbindungen.
Bei der Bindungsenergie von 292.9 eV und einem Anteil von 3.1 at.% lässt sich
die Verbindung Kaliumnitrit, Kaliumnitrat oder Kaliumethanoat (Kaliumacetat) identifizieren.
Alle drei möglichen Verbindungen können nur nach der Aktivierung bei der Abkühlung des
Aktivkohlenstoffs im Ofen entstanden sein, da alle drei einen Schmelzpunkt unter 500°C
besitzen und die Aktivierung bei 850°C durchgeführt wurde. Da allerdings das gesamte
Spektrum der XPS-Messung keine Maxima bei den charakteristischen Bindungsenergien des
Stickstoffes zeigte, ist die Verbindung des Kaliumethanoats am wahrscheinlichsten. Der
geringe restliche Anteil von 1.1 at.% bei einer Bindungsenergie von 295.6 eV kann nicht exakt
einer Kaliumverbindung zugeordnet werden, könnte aber möglicherweise für elementares
Kalium stehen. Neben dem überlagerten Kalium-2p-Peak konnte auch der Kalium-2s-Peak
detektiert werden, der in Abbildung 5.81 ausgewertet ist. Die Identifizierung der vorliegenden
Kaliumverbindungen stellt sich als äußerst schwierig heraus, da die Bindungsenergien von
377.9 eV und 376.2 eV keine eindeutigen Verbindungen beim Abgleich mit der NIST-Datenbank
ergeben. Es kann nur vermutet werden, dass der größere Anteil mit 10.2 at.% bei 377.9 eV
eventuell dem sehr giftigen Salz Kaliumazid entspricht, das normalerweise bei einer
Bindungsenergie von 377.2 eV einen Peak zeigt. Doch auch hierbei würde es sich um eine
Verbindung zwischen Kalium und Stickstoff handeln und Stickstoff wurde als enthaltenes
Element bei diesem Aktivkohlenstoff nicht detektiert. Bei der geringeren Energie lag der Anteil
bei 8.7 at.%, was erneut möglicherweise elementarem Kalium zuzuordnen ist, aber auch hier
bleibt die wirklich vorliegende chemische Verbindung ungewiss. Der gesamte Anteil der
Kaliumverbindungen liegt folglich nach der durchgeführten Aktivierung bei 23.1 at.%, trotz
einer im sofortigen Anschluss daran durchgeführten Waschung des Aktivkohlenstoffs mit
kochendem Wasser. Jedoch können auch keine Verbindungen zwischen Kohlenstoff und
Kalium gefunden werden, so dass es sich bei dem nach der Aktivierung zurückbleibenden
hohen Restanteil des Kaliums um lösliche Salze handelt, die allerdings auch durch dreimaliges
Waschen mit kochendem Wasser nicht restlos entfernt wurden. Durch die Aktivierung mit dem
chemischen Reagenz Kaliumhydroxid wird damit eine zusätzliche Verunreinigung in das
Material eingebracht, die sich aber nicht gänzlich verhindern lässt, da sonst keine poröse
Kohlenstoffstruktur generiert werden kann.
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