Kohlenstoffmaterialien werden aufgrund ihrer speziellen Eigenschaftskombinationen vielseitig eingesetzt, von hochtemperaturbeständigen Graphiten mit niedrigem elektrischen Widerstand als Elektrodenmaterialien, über gasdichte Werkstoffe in Gleitringanwendungen mit starker mechanischer Beanspruchung bis hin zu hochporösen Adsorptionsmaterialien. Zunehmend an Bedeutung gewinnen Kohlenstoffmaterialien mit mesoporösen Strukturen, aber hoher Temperaturbeständigkeit für den Einsatz in elektrochemischen Anwendungen, die Adsorption von Molekülen mit großer räumlicher Ausdehnung und weiteren Spezialanwendungen. Diese Eigenschaftskombination kann nicht mit "klassischen" Kohlenstoffmaterialien erzielt werden, weshalb die Entwicklung solcher Materialien im Fokus der aktuellen Forschung steht.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit zwei möglichen Methoden solche Materialien zu erhalten, wobei es von besonderem Interesse ist, zu erforschen, wie sich die Eigenschaften der erhaltenen Kohlenstoffe mit Hilfe der Syntheseparameter gezielt steuern lassen. Durch Ausheizen von kommerziellen Aktivkohlen, stark mikroporöse und amorphe Materialien, im Temperaturbereich von 1000 bis 1900 °C konnten Kohlenstoffmaterialien mit stark erhöhter thermooxidativen Beständigkeit erhalten werden, die deutlich größere Poren aufwiesen. Es konnte gezeigt werden, wie durch Einstellen der Ausheiztemperatur und Auswahl des Ausgangsmaterials Porenstruktur und Kohlenstoffmikrostruktur in einem gewissen Maße gezielt beeinflusst werden können.

\noindent Die zweite Gruppe der in dieser Arbeiten untersuchten Materialien bilden die sogenannten karbidabgeleiteten Kohlenstoffe (CDC, eng.: carbide-derived carbon). Diese werden durch Chlorierung von Metallkarbiden bei erhöhten Temperaturen synthetisiert. Es konnte gezeigt werden, dass aus allen binären Karbiden mit Kochsalzstruktur hochkristalline Materialien mit Meso- und Makroporen erhalten werden können. Die Temperatur, bei der der Übergang von mikroporösen, amorphen Kohlenstoffen zu graphitischen Materialien beobachtet wird, hängt dabei direkt mit der Struktur des Ausgangsmaterials bzw. der Gitterkonstante in dieser zusammen. So konnte das erste Mal ein Zusammenhang zwischen diesen beiden Haupteinflussfaktoren in der Chlorierung und der erhaltenen Kohlenstoffstruktur gezeigt werden. Weiterhin wurden die CDCs exemplarisch als Trägermaterial für Platinkatalysatoren in der Sauerstoffreduktionsreaktion eingesetzt. Dabei haben die Eigenschaften der CDCs Auswirkungen auf die Güte der Katalysatorschicht auf der Arbeitselektrode, sodass überlagernde Effekte die Ergebnisse der elektrochemischen Untersuchungen beeinflussen können. So besteht noch Optimierungsbedarf, um genauere Messungen durchführen zu können und eindeutige Aussagen zu treffen. Trotzdem konnte gezeigt werden, dass CDCs prinzipiell dazu geeignet sind, als Modellmaterialien zu fungieren, um den Einfluss des Kohlenstoffträgers auf Katalysatoreigenschaften und -aktivität zu untersuchen.