In-situ Erforschung der Partikelbildung und des Partikelwachstums in der Flammen-Spray-Pyrolyse mittels Röntgenkleinwinkelstreuung

Die Flammen-Spray-Pyrolyse (FSP) ist ein Gasphasenprozess zu Herstellung von Nanopartikel, die sich zur großtechnischen Anwendung in der Industrie für verschiedene Materialien und zur gezielten Eigenschaftseinstellung eignet. Hierzu werden flüssige Ausgangsmaterialien in eine Flamme eingedüst, unter sauerstoffreicher Atmosphäre oxidiert und zu Nanopartikeln umgesetzt.

Zum besseren Verständnis des Prozesses und zur gezielten Einstellung von Eigenschaften ist die Aufklärung der Partikelbildung und des Partikelwachstums in der Flamme von großem Interesse.

Die Messtechnik der Röntgenkleinwinkelstreuung (Small Angle X-Ray Scattering, SAXS) erlaubt eine In-situ Untersuchung dieser Mechanismen und kann so wichtige Ansätze zur Prozessauslegung und Parametereinstellung liefern. SAXS-Daten lassen Rückschlüsse auf die Primär- und Agglomeratgröße, sowie die fraktale Dimension der Massen und Oberfläche zu.

Dieses Forschungsprojekt ist Teil des DFG-Schwerpunktprogramms „Nanopartikelsynthese in Sprayflammen SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse“ (SPP1980), dessen Ziel eine interdisziplinär vernetzte Erforschung der gesamten Prozesskette von der Sprayerzeugung und -verdampfung über die Flammensynthese hin zur Partikelbildung und zum Partikelwachstum ist.

Abbildung 1: schematische Darstellung der Brennkammer für FSP in der SAXS-Kamera