Thermostabilisierung von photokatalytisch aktivem Anatas durch SiO2 Zusatz

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Die photokatalytischen Eigenschaften von TiO2 in der Anatasstruktur sind umso ausgeprägter je kleiner die Partikelgröße ist. Die Umwandlung von Anatas Nanopartikeln zu Rutil bei Temperaturen > 600°C wird durch Sinterung der Anataspartikel ausgelöst. In Vorversuchen konnte gezeigt werden, dass die Zumischung nanoskaliger SiO2 Pulver die Sinterung kommerzieller TiO2 Partikel unterdrückt und somit die thermische Stabilität des Anatas auf 950°C erhöht. In diesem Projekt wollen wir die wissenschaftlichen Grundlagen dieser Vorgänge erarbeiten. Ziel ist es, die Mechanismen der Stabilisierung von Anatas mit SiO2 und die Kinetik dieser Prozesse besser verstehen und steuern zu können. Hierfür werden TiO2/SiO2 Partikel in einer verfahrenstechnischen bottom-up Strategie durch Flammensynthese selbst hergestellt, bei der bereits in der Partikelsynthesephase die stabilisierenden Fremdmoleküle zugesetzt werden können. Die Phasenumwandlung sowie die Wachstums- und Sintervorgänge bei Temperaturen > 600°C sollen mittels geeigneter abbildender (REM, TEM, EHM) und analytischer Verfahren (XRD, SMPS, BET, SNMS, DSC) studiert werden. Zur Quantifizierung der photokatalytischen Aktivität der hergestellten Partikel wird der Abbau organischer Modellsubstanzen in der Flüssigphase bestimmt. Wirtschaftlich bedeutend ist die Entwicklung von Anatas-Qualitäten mit hoher photokatalytischer Aktivität, die zusammen mit keramischen Substraten bei Temperaturen von 600°C bis über 1000°C gebrannt (cofiring) werden können.