In situ Prozeßanalyse und Optimierung der CVC Synthese nichtmetallischer, ultrafeiner Pulver mit Hilfe eines Aerosolmassenspektrometers

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Bei der Synthese von Nanoteilchen durch homogene Keimbildung im Gasfluß entstehen Aerosole, d.h. Suspensionen fester Partikel im Gemisch von Trägergas und gasförmigen Reaktionsprodukten. ziel des Erstantrages war der Aufbau und die Inbetriebnahme eines Aerosolmassenspektrometers zur in situ Echtzeit Prozeßanalyse der mit dem CVS Prozeß hergestellten Nanopulver und der gasförmigen Reaktionsnebenprodukte. Das aus der Aerosolforschung stammende Meßprinzip nach Roth wurde erstmalig auf CVS Prozesse angewendet. Bei dem CVS Prozeß entstehen wenig agglomerierte Nanoteilchen mit einer schmalen Größenverteilung und mittleren Teilchengrößen kleiner als 10 nm. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Herstellung nanokristalliner Materialien. Mit der in situ Analyse durch das Aerosolmassenpektrometer ist die Kontrolle und die Einstellung der mittleren Teilchengrößen und Teilchengrößenverteilungen während des Syntheseprozesses möglich. Zudem können Erkenntnisse zu dem Bildungsmechanismus von Nanopartikeln in der Gasphase gewonnen werden, welche wichtig für eine Modellbildung sind. Erste Simulationsergebnisse für das System n-SiC sind vorhanden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Optimierung der Pulverqualität (Teilchengröße und Verteilung, Agglomeration), Ausbeute und Produktionsraten genutzt werden. Die zu untersuchenden Systeme sind n-TiO2 und n-SiC Pulver als oxidische und nichtoxidische Systeme mit großer technologischer Bedeutung als Katalysatorwerkstoff und Hochleistungskeramik.