DFG-Schwer­punkt-Pro­gramm 1980

„Nanopartikelsynthese in Sprayflammen, SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse“, Teilprojekt „Reaktionen der Prekursoren für die Sprayflammensynthese von Nanopartikeln bei einer partiellen Sprayverdampfung“

Die Sprayflammensynthese stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Herstellung funktionaler Nanomaterialien dar. Das Spray dient dazu, schwerverdampfbare Prekursoren in die Dampfphase zu überführen. Im ersten Schritt der Sprayflammensynthese überlagern sich Spraybildungs- und Verdampfungsprozesse mit chemischen Reaktionen von Lösungsmittel und Prekursoren. Die Reaktionen werden dabei durch den in der Flamme vorhandenen Radikalpool und die Verbrennungswärme induziert. Meine Arbeitsgruppe hat offene Fragestellungen zur Interaktion zwischen Prekursor und Lösungsmittel bearbeitet.

Dazu wurden die thermischen Umsetzungen der Prekursoren von den Radikalreaktionen in der Flamme isoliert, indem auf die Zündung des Sprays verzichtet und es stattdessen in einem beheizbaren Verdampferblock erzeugt wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit und Zusammensetzung des Dispersionsgases wurden variiert, um die Kontaktzeit, die Aufheizrate und die Ausgangszusammensetzung des Sprays zu steuern. Zur Identifizierung und Quantifizierung der Prekursorspezies, die beim Verdampfungsprozess entstehen, wurden Proben mittels Probennahme in ein Massenspektrometer überführt. Anhand der Messergebnisse konnte die Frage beantwortet werden, welche chemischen Umwandlungen die Prekursoren bei der Sprayverdampfung durchlaufen und welche Intermediate nach der partiellen Sprayverdampfung vorhanden sind. Weiterhin wurden die Temperatur- und Konzentrationsfelder in der Sprayflamme untersucht, um die Gesamtsimulation der Sprayflammensynthese innerhalb des SPP1980 zu unterstützen.