Titandioxid nanoreaktor

Små partikler af titandioxid findes som centrale ingredienser i vægmaling, solcreme, og tandpasta; de fungerer som reflektorer af lys eller som slibemidler. Men med faldende partikelstørrelse og en tilsvarende ændring i deres forhold mellem overflade og volumen, deres egenskaber ændres, så krystallinske titandioxid -nanopartikler får katalytisk evne:Aktiveret af UV -komponenten i sollys, de nedbryder toksiner eller katalyserer andre relevante reaktioner.

Nu, Dr. Katja Henzler og et team af kemikere ved Helmholtz Center Berlin har udviklet en syntese til fremstilling af nanopartikler ved stuetemperatur i et polymernetværk. Deres analyse, udført på BESSY II, Berlins synkrotronstrålingskilde, har afsløret den krystallinske struktur af nanopartiklerne. Dette repræsenterer et stort skridt fremad i brugen af ​​polymere nanoreaktorer siden, indtil for nylig, nanopartiklerne skulle opvarmes grundigt for at få dem til at krystallisere. Det sidste syntesetrin kan skånes på grund af det særlige miljø inde i PNIPAM -netværket.

Henzler -teamets polymere nanoreaktorer består af en polystyrenkerne omgivet af et netværk af PNIPAM -kæder. En titanforbindelse blev tilsat til en ethanolisk opløsning af polymerkolloiderne, som udløste dannelsen af ​​små titandioxidpartikler i PNIPAM -netværket. BESSY II -eksperimenterne viste, at kemikerne var i stand til at kontrollere hastigheden af ​​disse processer og samtidig påvirke kvaliteten af ​​de nanokrystaller, der var dannet.

Ved hjælp af den nye kombination af røntgenmikroskopi og spektroskopi (NEXAFS-TXM, U41-SGM) hos BESSY II, Henzler og mikroskopiteamet kunne vise, at nanopartiklerne er homogent fordelt over de polymere nanoreaktorer. Forskerne undersøgte deres prøver i et kryogent vandigt miljø, som forhindrer dannelse af artefakter på grund af prøvetørring. Deres analyse viste, at nanopartiklerne har en krystallinsk struktur. "Nanokrystaller har en tetragonal anatasestruktur, og denne krystallinske struktur er en nøgle til deres katalytiske ydeevne. Derudover er vores nye analytiske metode giver os mulighed for at kontrollere kvaliteten af ​​de syntetiserede partikler, så vi kan optimere dem til relevante applikationer, ”siger Katja Henzler.