Quantifizierung der Mischungszone und Intensivierung des Mischungsprozesses von zwei Nanopartikel erzeugenden Flamen zum Design von Heterokontakten

Die gezielte Kombination von zwei Nanomaterialien mit einem funktionellen Heterokontakt ist für diverse Anwendungen in den Bereichen Katalyse, Batterien und Nanomedizin von entscheidender Bedeutung für die Produkteigenschaften. Über die Kombination von zwei Nanopartikel erzeugenden Flammen mittels Doppelflammen-Sprüh-Pyrolyse (DFSP) ist eine solche Kombination zur Bildung von funktionellen Heterokontakten in Aggregaten möglich. Die Produkteigenschaften können durch die Prozessparameter wie Interaktionsdistanz und Interaktionswinkel zwischen den beiden Flammen angepasst werden. Um Produkteigenschaften jedoch gezielt zu verbessern ist ein detailliertes Verständnis der relevanten Partikel- und Aggregatbildungsprozesse notwendig, welche sich in einem limitierten Bereich - der Mischungszone - abspielen. Ziel dieses Projektes ist es diese Mischungszone experimentell und mittels CFD-Simulationen zu identifizieren und zu charakterisieren um anschließend den Einfluss der Prozessparameter Interaktionsdistanz und Interaktionswinkel auf die Mischungszone herauszuarbeiten. Um den Mischungsprozess über die bisherigenMöglichkeiten der DFSP hinaus zu intensivieren werden mit der Änderung des Zerstäuber-Gasdrucks an der Düse und einer Ultraschall-Intensivierung der Mischungszone zwei neue Ansätze zur Prozessintensivierung erforscht. Über eine Bewertung des Mischungszustandes der Partikel erwarten wir grundlegende Zusammenhänge zwischen Produkteigenschaften und den relevanten Größen des Mischungsprozesses in der Mischungszone sowie den Prozessparametern zu identifizieren. Dieses würde zu einem verbesserten Prozessverständis sowie der Möglichkeit einer gezielten Anpassung von Prozessparameter beitragen und insbesondere der steigenden Komplexität für Materialkombinationen aus drei Flammen gerecht werden.

DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme

Teilprojekt zu SPP 2289:  Gestaltung von Synergien in maßgeschneiderten Mischungen heterogener Pulver: Hetero-Aggregationen partikulärer Systeme und deren Eigenschaften