Bearbeitung der Sol-Gel-Methode für bessere Nano-Verbundstoffe

Fortschritt basiert nicht immer gänzlich auf Erfindung. Manchmal werden bestehende Prozesse nochmals überarbeitet und verbessert. So wurde auch die Sol-Gel-Methode modifiziert, um Nano-Verbundstoffe aus Indium und Eisenoxid für die Schadstoffaufspürung herzustellen.

Chemische Ingenieure aus Weißrussland haben sich durch die Arbeit im Nanometerbereich erfolgreich der Herausforderung gestellt, neue Mikrosensoren für schädliche Gase zu entwickeln. Aus Indium und Eisenoxid bestehende Nano-Verbundstoffe wurden unter Verwendung einer modifizierten Sol-Gel-Methode hergestellt. Die Sol-Gel-Methode gibt es schon seit längerem, aber dank ihrer Fähigkeit, auch unübliche Elemente zu integrieren, hat sich ihre Anwendung erhöht.

Kurz zusammengefasst beginnt die Sol-Gel-Methode mit einer flüssigen Vorstufe und endet nach Ablauf mehrer Stufen einschließlich Hydrolyse mit der Entstehung von kolloidalem Sol. Durch die Veränderung des generischen Prozesses und die Anwendung von Modifikationsmethoden nach dem Prozess konnte das weißrussische Institut verschiedene neue Nano-Verbundstoffe auf Basis von Indium und Eisenoxid herstellen.

Es wurden Nano-Verbundstoffe aus Sol und in Film- und Pulverform hergestellt. Deren physikalische Eigenschaften wurden dann getestet, um Unterschiede in der Empfindlichkeit beim Aufspüren von Gas zu ermitteln. Die Röntgenbeugungsanalyse, die Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie, die Moessbauer-Spektroskopie und andere Untersuchungsanalysen haben einen tieferen Einblick in die mikroskopische Struktur von Nano-Verbundstoffen ermöglicht. Die Nano-Verbundstoffe wurden dann den relevanten Gasen, z.B. Ozon, ausgesetzt und dabei überwacht.

Dabei hat sich herausgestellt, dass die durch den neuen Prozess erzeugten strukturellen Unregelmäßigkeiten im Vergleich mit Konkurrenzmethoden, wie z.B. der thermischen Zersetzung sowie dem rheotaxialem Wachstum und der thermischen Oxidation (RGTO), eine verbesserte Empfindlichkeit zur Folge hatten. Der Schlüssel für diese Beobachtung liegt darin, dass die durch winzige Mängel verursachte Heterogenität die Rate erhöht, mit der Reduktions-Oxidations-Reaktionen und Säure-Base-Reaktionen stattfinden.

Das INCO 2-Programm der Europäischen Kommission unterstützt Wissenschaftler aus den NUS-Staaten, wie z.B. Weißrussland, beim Aufbau lukrativer Kontakte zwischen ihnen und ihren Kollegen in der EU. In dieser Hinsicht war das GASMOH-Projekt bei der Schaffung einer soliden Basis für weitere Forschungspläne hilfreich.