Ziel
Heißwandreaktoren eignen sich für die gezielte Synthese von nichtoxidischen Nanomaterialien aus der Gasphase. Eigenschaften wie Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und Morphologie der Partikel lassen sich durch Veränderung der Strömungsbedingungen sowie durch Druck und Temperatur in weiten Grenzen einstellen. Insbesondere für die wissenschaftliche Untersuchung der Nanopartikel-Entstehungsprozesse ist dazu ein gut zugänglicher Heißwandreaktor mit möglichst zahlreichen Mess- und Probenahmestellen erforderlich. Online-Untersuchungen wie die Laserinduzierte inkandeszenz (LII) zur Bestimmung von Partikelgrößen sowie eine nahezu störungsfreie Probenahme von Materialien aus dem Reaktor liefern wertvolle Informationen über die Bildung und das Wachstum unter ausgewählten Reaktionsbedingungen. Diese Informationen können neben der Prozessoptimierung auch als Grundlage für die numerische Simulation der reaktiven Strömung und des Partikelbildungsprozesses dienen.

Verfahren
Der HWR50 besteht aus einem senkrecht durchströmten Quarzglas-Heißwandreaktor sowie einem Partikelfilter zum Abscheiden der synthetisierten Partikel. Er ermöglicht die Zufuhr verschiedener gasförmiger Prekursoren, die sowohl gleichzeitig als auch gestaffelt eingeleitet werden können. Somit sind neben Reinstoffen auch Core/Shell Materialien wie beispielsweise Kohlenstoff-beschichtete Eisen-Nanopartikel herstellbar Die maximale Arbeitstemperatur beträgt 1000°C und der Druckbereich erstreckt sich von 10 mbar bis Atmosphärendruck. Es besteht ein optisch und mechanisch zugänglicher Bereich stromabwärts der beheizten Zone. Hier können sowohl Materialproben während des Reaktorbetriebs entnommen als auch optische Messungen wie bspw. LII und laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) durchgeführt werden. Für die ex-situ Charakterisierung und Weiterverarbeitung der hergestellten Materialien können Partikelmengen bis zu einigen Gramm pro Stunde synthetisiert werden. Die Partikelentnahme kann unter Inertgasbedingungen erfolgen.