Reaktive Fluide

SpraySyn-Brenner

Die Sprühflammensynthese ist ein vielseitiges einstufiges Verfahren zur Synthese hochreiner und homogener ein- oder mehrkomponentiger funktioneller Nanopartikel. Die große Vielfalt an verwendbaren flüssigen oder gelösten festen Vorläufern macht diese Technik vielversprechend für die schnelle und skalierbare Synthese komplexer Nanomaterialien. Die Untersuchung der Sprühflammensynthese von Nanopartikeln mit einem Standardbrenner durch Experimente und Simulationen ermöglicht die Erfassung eines umfassenden Datensatzes unter Verwendung etablierter und neuartiger Messmethoden.

Der standardisierte Sprühflammenbrenner für die Nanopartikelsynthese wird als SpraySyn-Brenner bezeichnet. Eine Zweistoffdüse verteilt einen Strom der Vorläuferlösung über einen Hochgeschwindigkeitsstrom von O₂, der durch eine umgebende achsensymmetrische vorgemischte laminare CH₄/O₂-Pilotflamme stabilisiert und gezündet wird. Diese Pilotflamme ist von einem Mitstrom aus N₂ umgeben, um den Einfluss der Umgebungsbedingungen zu unterdrücken. Der Vorläufer verbrennt in der Flamme und wird in ein Metalloxid umgewandelt. Mittlerweile sind mehr als 16 SpraySyn-Brenner in über zwölf Laboren weltweit erfolgreich installiert, um die Grundlagen der Sprühflammensynthese zu erforschen. In unserer Anlage werden die entstehenden Partikel in einem Filter gesammelt und können nach dem Experiment analysiert werden. Während des Experiments kann die Flamme mit verschiedenen (Laser-)optischen Methoden analysiert werden. Zu diesem Zweck verfügt der Reaktor über mehrere große Quarzfenster, die den optischen Zugang ermöglichen. Weitere Details zu Projekten, bei denen der SpraySyn zum Einsatz kommt, können hier gefunden werden.

Literatur

Schneider F., Suleiman S., Menser J., Borukhovich E., Wlokas I., Kempf A., Wiggers H., Schulz C.
Rev. Sci. Instrum. 90:085108 (2019) doi.org/10.1063/1.5090232