Nanopartikelsynthese in Sprayflammen SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse
Bearbeiter: Jalal Poostforooshan
Eine Hürde auf dem Weg zur großtechnischen Nutzung der Flammenspraypyrolyse (FSP) ist die Notwendigkeit, oft teure Lösungsmittel bzw. Prekursoren zu verwenden. Daher würde die Erweiterung der flüssigen Ausgangslösungen auf wässrige und organische Salzlösungen die Palette der möglichen kostengünstigen FSP-Anwendungen erheblich vergrößern. Eine Bedingung für den Einsatz von wässrigen Lösungen scheint eine hinreichend feine Tropfengröße zu sein. Durch pneumatische Zerstäubung können wässrige Lösungen zwar auch fein dispergiert werden, wozu aber große Mengen an Zerstäubungsgas notwendig sind. Daher wurde im vorliegenden Projekt die elektrohydrodynamische Zerstäubung (EHDA, Elektrospray) von wässrigen und organischen Lösungen mit der FSP gekoppelt (vgl. Abb. 1).
Die EHDA erlaubt die praktisch drucklose Zerstäubung von Lösungen in nahezu monodisperse Tröpfchen mit einem einstellbaren Durchmesser von wenigen Mikrometern bis zu einigen hundert Mikrometern. Der Transport der elektrisch geladenen Prekursor-Tröpfchen von der Elektrospray-Düse in die erdseitige Flamme erfolgt durch elektrostatische Kräfte, wodurch auf den Einsatz von Dispersionsgas vollständig verzichtet werden kann. Durch die Entkopplung von Flammen- und Sprühprozess besteht eine große Variabilität hinsichtlich der Anordnung und der Anzahl der Elektrosprühdüsen, so dass der Scale-up und die Herstellung von Multikomponentenmaterialien stark vereinfacht werden.