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Nanostrukturierte Materialien sind Stoffe, deren Korn- oder Partikelgrößen sich im Bereich zwischen I und 100 um befinden. In dieser Größenklasse wird das Verhältnis aus Oberfläche und Volumen der Partikel besonders groß, das heißt die physikalischen Eigenschaften der Grenzflächen dominieren das Erscheinungsbild der Nano - Werkstoffe. Für ihre zunehmende Kommerzialisierung werden Herstellungsverfahren benötigt werden, die das gewünschte Pulvermaterial in ausreichender Menge und Qualität bereitstellen können. Zur Synthese oxidischer Partikel bieten sich Flammenprozesse an, in denen die eingesetzten Grundstoffe allein oder in einer Stützflamme verbrannt werden. Kenntnisse über Bildung und Wachstum von Nano-Partikeln im gasgetragenen Zustand sowie deren Charakterisierung hinsichtlich chemischer und physikalischer Eigenschaften sind dabei von besonderer Bedeutung. Ziel dieser Arbeit war die Erzeugung und Charakterisierung von oxidischen Nano - Partikeln, die in Hz/ Oz / Ar-Niederdruckflammen durch die Zumischung der Precursor Sifl4, Al(CH3)3 und Sn(CH3)4 synthetisiert wurden. Als feste Oxidationsprodukte wurden SiOz, AlZ0 3 und SnO / seo, gefunden. Eine Molekularstrahlapparatur mit integriertem Aerosol - Massenspektrometer kam bei der in situ Massenanalyse der elektrisch geladenen festen Anteile des Flammaerosols zum Einsatz. Ergänzend wurden TEM- und BET- Analysen zur Größenbestimmung thermophoretisch entnommener Partikelproben eingesetzt. Die an Pulverproben durchgeführten Untersuchungen mit den Methoden ICP-ARS, FT-IR und XRD lieferten Informationen über Kristallstruktur und chemischer Zusammensetzung der synthetisierten Partikel. Die Oxidationsvorgänge von Brennstoff und im Falle der AlZ0 3- Synthese, auch des Precursors wurde über massenspektroskopische Konzentrationsmessungen beobachtet. Für die mit Sill, dotierten Flammen wurde ein umfangreiches kinetisches Modell zur homogenen SiOz-Bildung entwickelt und in ein bestehendes Computerprogramm zur Simulation brennerstabilisierter Vormischflammen integriert. Die zusätzliche ModelIierung von Partikelbildung und Wachstum durch homogene Nukleation und Koagulation läßt eine vollständige Beschreibung der Partikelsynthese zu. Die Berücksichtigung der elektrischen Aufladung durch Ionendiffusion trägt den experimentellen Bedingungen in dem untersuchten System Rechnung. In Zukunft sollen in der Niederdruckflamme FeP3 und ZnO Nano-Partikel synthetisiert werden. Sie können die Grundlage für die Entwicklung leistungsfähiger Magnetspeicher und empfindlicher Gassensoren bilden. Weiterführende Arbeiten sollen die Nachweisempfindlichkeit des Partikel-Massenspektrometers erhöhen und Messungen an neutralen Partikeln durch eine integrierte Aufladevorrichtung möglich machen. Zusätzlich ist die Adaption des Aerosolmassenspektrometers an Reaktoren geplant, die eine Synthese von nicht - oxidischen Partikeln wie Nitriden und Carbiden ermöglichen.
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Erzeugung und Charakterisierung von oxidischen Nano-Partikeln, Dirk Lindackers
- Sprache
- Erscheinungsdatum
- 1999
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- Titel
- Erzeugung und Charakterisierung von oxidischen Nano-Partikeln
- Sprache
- Deutsch
- Autor*innen
- Dirk Lindackers
- Verlag
- Shaker
- Erscheinungsdatum
- 1999
- ISBN10
- 3826561465
- ISBN13
- 9783826561467
- Kategorie
- Fotografie & Kameratechnik
- Beschreibung
- Nanostrukturierte Materialien sind Stoffe, deren Korn- oder Partikelgrößen sich im Bereich zwischen I und 100 um befinden. In dieser Größenklasse wird das Verhältnis aus Oberfläche und Volumen der Partikel besonders groß, das heißt die physikalischen Eigenschaften der Grenzflächen dominieren das Erscheinungsbild der Nano - Werkstoffe. Für ihre zunehmende Kommerzialisierung werden Herstellungsverfahren benötigt werden, die das gewünschte Pulvermaterial in ausreichender Menge und Qualität bereitstellen können. Zur Synthese oxidischer Partikel bieten sich Flammenprozesse an, in denen die eingesetzten Grundstoffe allein oder in einer Stützflamme verbrannt werden. Kenntnisse über Bildung und Wachstum von Nano-Partikeln im gasgetragenen Zustand sowie deren Charakterisierung hinsichtlich chemischer und physikalischer Eigenschaften sind dabei von besonderer Bedeutung. Ziel dieser Arbeit war die Erzeugung und Charakterisierung von oxidischen Nano - Partikeln, die in Hz/ Oz / Ar-Niederdruckflammen durch die Zumischung der Precursor Sifl4, Al(CH3)3 und Sn(CH3)4 synthetisiert wurden. Als feste Oxidationsprodukte wurden SiOz, AlZ0 3 und SnO / seo, gefunden. Eine Molekularstrahlapparatur mit integriertem Aerosol - Massenspektrometer kam bei der in situ Massenanalyse der elektrisch geladenen festen Anteile des Flammaerosols zum Einsatz. Ergänzend wurden TEM- und BET- Analysen zur Größenbestimmung thermophoretisch entnommener Partikelproben eingesetzt. Die an Pulverproben durchgeführten Untersuchungen mit den Methoden ICP-ARS, FT-IR und XRD lieferten Informationen über Kristallstruktur und chemischer Zusammensetzung der synthetisierten Partikel. Die Oxidationsvorgänge von Brennstoff und im Falle der AlZ0 3- Synthese, auch des Precursors wurde über massenspektroskopische Konzentrationsmessungen beobachtet. Für die mit Sill, dotierten Flammen wurde ein umfangreiches kinetisches Modell zur homogenen SiOz-Bildung entwickelt und in ein bestehendes Computerprogramm zur Simulation brennerstabilisierter Vormischflammen integriert. Die zusätzliche ModelIierung von Partikelbildung und Wachstum durch homogene Nukleation und Koagulation läßt eine vollständige Beschreibung der Partikelsynthese zu. Die Berücksichtigung der elektrischen Aufladung durch Ionendiffusion trägt den experimentellen Bedingungen in dem untersuchten System Rechnung. In Zukunft sollen in der Niederdruckflamme FeP3 und ZnO Nano-Partikel synthetisiert werden. Sie können die Grundlage für die Entwicklung leistungsfähiger Magnetspeicher und empfindlicher Gassensoren bilden. Weiterführende Arbeiten sollen die Nachweisempfindlichkeit des Partikel-Massenspektrometers erhöhen und Messungen an neutralen Partikeln durch eine integrierte Aufladevorrichtung möglich machen. Zusätzlich ist die Adaption des Aerosolmassenspektrometers an Reaktoren geplant, die eine Synthese von nicht - oxidischen Partikeln wie Nitriden und Carbiden ermöglichen.