Ziel
Heisswandreaktoren sind universell einsatzbare Anlagen, mit denen eine Vielzahl von Stoffen umgesetzt werden können. Sie eignen sich insbesondere zur Herstellung von Nanomaterialien, die über den thermischen Zerfall von Prekursoren entstehen. Mit Hilfe der Reaktionsparameter wie Temperatur, Druck, Konzentration und Verweilzeit lassen sich Partikelgröße und –morphologie und damit Materialeigenschaften verändern und anpassen. Heisswandreaktoren erfordern umfangreiche Messtechnik, da nur dann die Versuchsparameter ausreichend genau kontrolliert und geregelt werden können. Viele Materialien sind oxidationsempfindlich und dürfen nicht der Luft ausgesetzt werden. Eine automatische Abfüllung und eine mit Schutzgas überlagerte Abfüllung können daher erforderlich sein. Für die technische Erprobung von neuen, angepassten und hochspezifischen Nanomaterialien ist auch die Frage nach einer ausreichenden Verfügbarkeit wichtig. Heisswandreaktoren können kontinuierlich betrieben werden und ermöglichen eine hohe Produktionsrate.

Verfahren
Zentraler Bestandteil des Heisswandreaktor 126 ist ein senkrecht durchströmter Rohrofen mit einer Höhe von 2,4 m und einem inneren Durchmesser von 126 mm. Die Beheizung erfolgt über sechs getrennt regelbare Heizungen und die maximale Arbeitstemperatur beträgt 1100°C. Die Anlage ist für einen weiten Druckbereich zwi-schen 10 und 1500 mbar ausgelegt. Die Produktionsrate liegt bei mehreren 100 g bis zu einigen kg pro Stunde. Über rückspülbare Filter und ein mit Stickstoff gespültes Klappensystem kann das synthetisierte Material während des Versuchs aus der Anlage entfernt und direkt in Behälter abgefüllt. Über 30 Messwertaufnehmer ermöglichen kontrollierte Synthesebedingungen. Der Reaktionsumsatz während der Synthese wird mit Hilfe von Gaschromatographie überwacht. Auf Grund seiner Größe ist der Reaktor mit einem aufwändigen Sicherheitssystem ausgestattet, so dass brennbare oder selbstentzündliche Gase sicher umgesetzt werden können. Der HWR 126 wird überwiegend zur Synthese von Silizium aus Monosilan benutzt.