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3.3 Aktivkohlenstoff – hochmikroporöser Kohlenstoff
Abbildung der Graphen-Kristallite. Dabei werden oftmals insbesondere die Randgebiete der
Probe betrachtet, an denen die lamellare Struktur des graphitischen Kohlenstoffs besonders
gut betrachtet werden kann. Die Schwierigkeit liegt dabei in der Probenpräparation, denn der
eingesetzte Elektronenstrahl soll die Probe durchstrahlen, wozu diese dementsprechend dünn
sein muss. Oftmals zeigen diese Gefügebilder ganz deutlich, wie komplex die Mikroporositätsstruktur
der einzelnen Kohlenstoffschichten in der Realität ist. Vor allem ihre Dimensionen und
Formen, die in unmittelbarer Nachbarschaft miteinander verbunden sind und Hohlräume
zwischen den Schichten ausbilden. Manchmal sind auch bei entsprechender Auflösung und
Vergrößerung die atomaren Strukturen des Sechs-Rings in den Graphen-Schichten zu erkennen.
Die Bilder der HRTEM rufen oft den Eindruck hervor, dass sich alle sichtbaren Einzelheiten
innerhalb einer Raumebene befinden, was allerdings nur für den Betrachter so scheint. Denn
in Wahrheit wird hier eine dreidimensionale Struktur des durchstrahlten Materials auf eine
zweidimensionale Ebene abgebildet. Diese Eigenschaft der Transmissionselektronenmikroskopie
muss bei der Interpretation der erzeugten Abbildungen berücksichtigt werden. Des
Weiteren bildet die HRTEM bekanntermaßen nur winzig kleine Nanobereiche der gesamten
Probe ab, was dazu führen kann, dass Interpretationen der Abbildung auf das gesamte
Material übertragen werden, obwohl der abgebildete Bereich nicht repräsentativ ist. Demzufolge
sollten immer mehrere Aufnahmen einer Probe gemacht und miteinander ergänzt
werden, um eine sichere Strukturinterpretation abgeben zu können. Ein beispielhaftes Gefügebild
für einen mit Kaliumhydroxid aktivierten Koks ist von MARSH und CRAWFORD [162] in der
Abbildung 3.13 a) zu sehen. Dabei identifizieren die Autoren im Punkt Q einen Hohlraum in der
Struktur mit einer Dimension von 8 nm und in den Punkten P, R und S mit Dimensionen von 1 –
4 nm. Diese sind von einzelnen Graphen-Schichten umgeben und bilden die äußere Oberfläche.
Zusätzlich ist in der Abbildung 3.13 b) ein HRTEM Gefügebild eines bei 2900°C
karbonisierten biologischen Rohstoffes zu sehen, wobei einzelne Sechs-Ringe der Kohlenstoffstruktur
identifiziert werden konnten. Jeder Sechs-Ring zeigt dabei noch ein weiteres Atom im
Zentrum, das der darunterliegenden Graphen-Schicht zuzuordnen ist. Folglich ist dabei gut der
Effekt der zweidimensionalen Abbildung einer dreidimensionalen Struktur zu erkennen.
a) b)
Abbildung 3.13: a) HRTEM Gefügebild der Randzone eines porösen Kohlenstoffs, hergestellt
durch die Aktivierung eines Kokses mit Kaliumhydroxid [162] (die markierten Punkte
P, R, Q und S zeigen Hohlraumstrukturen unterschiedlicher Dimensionen); b) ein HRTEM
Gefügebild eines bei 2900°C karbonisierten biologischen Rohstoffes mit der roten Identifizierung
einzelner Kohlenstoff-Sechs-Ringe
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