Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanoreaktor mit Titandioxid

21.02.2013
Kleine Partikel aus Titandioxid werden in alltäglichen Produkten wie Wandfarbe, Zahnpasta oder Sonnencreme genutzt, sie reflektieren das Licht oder wirken als Scheuermittel.

Doch mit abnehmender Partikelgröße verändern sich ihre Eigenschaften, so dass kristalline Titandioxid-Nanopartikel auch als Katalysatoren wirken: Angeregt durch den UV-Anteil im Sonnenlicht zersetzen sie Schadstoffe oder ermöglichen andere gewünschte Reaktionen.


Aus der Lösung bilden sich im Polymer-Netz auch bei Raumtemperatur kristalline Nanopartikel aus Titandioxid.

Chemiker um Dr. Katja Henzler vom Helmholtz-Zentrum Berlin haben nun einen Syntheseweg entwickelt, um solche Nanopartikel bei Raumtemperatur in einem Netz aus Polymeren zu erzeugen.

Mit Untersuchungen an der Berliner Synchrotronstrahlenquelle BESSY II haben sie nachgewiesen, dass die Nanoteilchen dabei kristallin sind. Damit haben sie einen wesentlichen Fortschritt bei der Synthese von so genannten „Polymeren Nanoreaktoren“ erreicht, denn bislang mussten die Nanopartikel hoch erhitzt werden, um sie zum Auskristallisieren zu bringen.

Die „Polymeren-Nanoreaktoren“ aus dem Team um Katja Henzler bestehen aus einem Polystyrol-Kern, der von einem Netz aus PNIPAM-Ketten umhüllt wird. Die Chemiker gaben diese Polymer-Strukturen in eine Lösung auf Ethanolbasis. Durch Zugabe einer Titanverbindung bildeten sich winzige Titandioxid-Partikel. Diese lagerten sich in das PNIPAM-Netzwerk ein, das sie auf Abstand hielt und damit verhindert, dass die Nanopartikel zu größeren Teilchen versintern. Die Chemiker konnten die Geschwindigkeit dieses Prozesses steuern und – wie sich in den Untersuchungen an BESSY II zeigte - damit auch die Qualität der gebildeten Nanokristalle beeinflussen.

Mit der neuartigen Kombination aus Röntgenmikroskopie und Spektroskopie (NEXAFS-TXM, U41-SGM) am BESSY II konnten Henzler und ihre Kollegen des Mikroskopie-Teams nachweisen, dass die eingelagerten Nanopartikel sehr gleichmäßig über die Polymeren Nanoreaktoren verteilt sind. Dabei untersuchten sie ihre Proben in wässriger Umgebung, konnten also die sonst übliche Trocknung, die zu Artefakten führen kann, umgehen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Nanopartikel kristallin sind, die TiO2-Moleküle also wie in größeren Partikeln auch, geometrisch angeordnet auf Gitterplätzen sitzen. „Die Nanokristalle besitzen eine tetragonale Anatase-Struktur und diese kristalline Struktur ist wichtig, damit sie ihre katalytische Aktivität entfalten können. Unsere neue Methode erlaubt es auch, die Qualität der synthetisierten Partikel zu kontrollieren, so dass wir die Partikel für entsprechende Anwendungen optimieren können“, sagt Katja Henzler.

Weitere Informationen:

Dr. Katja Henzler
Institut Weiche Materie und Funktionale Materialien
Tel.: +49 (0)30‐8062‐43198
katja.henzler@helmholtzberlin.de
Pressestelle
Dr. Antonia Rötger
Tel.: +49 (0)30‐8062‐43733
Fax: +49 (0)30‐8062‐42998
antonia.roetger@helmholtzberlin.de

Dr. Ina Helms | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl3046798
http://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=13668&sprache=de&typoid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon
21.02.2018 | Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.

nachricht Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?
20.02.2018 | Hohenstein Institute

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics