Reaktive Fluide

Manchmal können die Eigenschaften der synthetisierten Nanopartikel schädlich sein, müssen geschützt werden, sind bei Lagerung unter Umgebungsbedingungen nicht stabil oder erschweren nachfolgende Verarbeitungsschritte. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, wird die Oberfläche der Partikel funktionalisiert oder beschichtet, d. h. es werden Kern-Schale-Nanopartikel synthetisiert. Bei einem typischen Inline-Beschichtungsprozess wird ein zweiter Reaktant stromabwärts der Sprühflamme über eine Beschichtungsdüse in den Flammenabgasstrom eingebracht, in dem die Temperaturen noch hoch genug sind, um den sekundären Reaktanten zu zersetzen. Die Anordnung kann mit anderen koaxialen Düsen kombiniert werden, siehe Abbildung 1. Herausforderungen ergeben sich, da die Partikel möglicherweise nicht homogen beschichtet werden. Um solche Herausforderungen zu bewältigen, werden Strömungssimulationen häufig mit experimentellen Beschichtungs- und Kinetikversuchen kombiniert. 

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Abbildung 1: Oben: Flammreaktor in Kombination mit koaxialen Beschichtungsdüsen für die In-line-Oberflächenbeschichtung/Funktionalisierung von Nanopartikeln. Unten: TEM-Bild von TiO2/SiO2-Kern/Hülle-Nanopartikeln.​​​

Literatur:

C.-F. López-Cámara, M. Dasgupta, P. Fortugno, H. Wiggers, Proceedings of the Combustion Institute, 39 (2023) 1059-1068. doi.org/10.1021/ie3010644