Andrea Lösch

• Zeolithe werden seit Jahrzehnten als Katalysatoren in der chemischen Industrie und als Ionentauscher in Waschmitteln eingesetzt. Außerdem können Zeolithe als Trägermaterialien für Metalle, die durch Ionenaustausch oder Imprägnierung aufgebracht werden, eingesetzt werden. Ein neuartiges Anwendungsgebiet von Zeolithen ist die Verwendung als antimikrobielles Füllmaterial in Kunststoffen. Hierzu müssen die Zeolithe zuvor mit einem antimikrobiell wirkenden Metall wie z.B. Silber beladen werden. Dieser gefüllte Kunststoff kann zu Filamenten für den 3D-Druck weiterverarbeitet werden. Ein mögliches Anwendungsgebiet für die resultierenden Verbundmaterialien liegt im Bereich der Zahnmedizin in Form von Kronen oder dreigliedrigen Brücken. Ziel dieses Promotionsprojekts war die Modifikation der Zeolithe Beta und ZSM‑5 mit Silber, um die resultierenden Materialien als antimikrobielle Komponenten in einem Polymerverbundwerkstoff einzusetzen. Die beiden Zeolithe sollen mittels Ionenaustausch mit Silberionen beladen werden. Neben der Reaktionstemperatur und dem Gegenion im Zeolithgitter wurde auch die experimentelle Vorgehensweise des Ionenaustauschs (Dauer und Anzahl der Austauschzyklen) variiert, um eine möglichst hohe Beladung mit Silber zu erzielen. Durch die Kombination verschiedener Charakterisierungsmethoden wie Röntgenpulverdiffraktometrie (PXRD) und Festkörper-NMR-Spektrometrie (MAS-NMR) konnte der Erhalt der Zeolithstruktur nach dem Ionenaustausch bestätigt werden. Mittels Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) wurde die Silbermenge im Zeolithgitter bestimmt. Da Zeolith ZSM-5 im Einkauf kostengünstiger ist als Zeolith Beta, wurde in den weiteren Schritten mit Silberionen ausgetauschtem Zeolith AgZSM-5 weitergearbeitet. Im nächsten Schritt wurde Zeolith AgZSM‑5 mit verschiedenen Verfahren modifiziert, um eine zeitlich steuerbare Freisetzung der Silberionen aus dem Zeolithgitter zu gewährleisten. Bei der Oberflächenpassivierung mittels Silylierung konnte mittels temperaturprogrammierter Desorption von Ammoniak (NH3-TPD) eine Abschwächung der Säurezentren nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde Zeolith AgZSM-5 noch mittels Imprägnierung mit Calcium bzw. Magnesium sowie durch Reduktion des Silbers im H2-Strom bei unterschiedlichen Temperaturen modifiziert. Bei der Reduktion des Silbers im H2-Strom konnte der Einfluss der Reduktionstemperatur auf die Kristallitgröße des Silbers gezeigt werden.