Shukang's Blog
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Anwendungen nanoskaliger Pulver Zusammenfassungen

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Einführung

  1. mindestens eine Dimension kleiner als 100nm
  2. Herstellungsverfahren:
  • Top-Down-Verfahren
  • Bottom-Up-Verfahren
  1. Volumeneffekt, Bohrsche Atommodell. Die Energiezustände sind diskret und wohl definiert.
  2. Halbleiter-NP–>unterschidliche Fluorszenzlicht
  3. Gold-NP von etwa 3nm als oder eater (Geruchsfresser)
  4. Aerosile (SiO2) und TiO2
  5. bei der Herstellung von nanoskaligem TiO2 der frühere Flüssigphasenprozess (Sulfat-Prozess) oft durch einen Gasphasenprozess (Chlorid-Prozess) ersetzt.
  6. Im Bereich Farben und Lacke werden NP als Zinkoxid und Titandioxid seit mehr als 30 Jahren eingesetzt.
  7. Geschicht:
  • 1959 Richard Feynman, amerikanisch theoretischer Physiker, Nobelpreisträger
  • 1974 Der Japaner Taniguchi
  1. CNT:
  • Leitbeständigkeit: 1000 mal mehr Strom leiten als Kupfer
  • wärmebeständig
  • als Display, eine Seite Spannung anlegen, als Elektronenrühren verwenden lassen, kalte Elektronenrühren, die man sehr Punkt genau auf Oberflächen aufbringen kann. 精确识别手指触摸

Metall-NP

  1. traditionelle Methoden zur Herstellung von elektronischen Schaltungen:
  • Siebdruck
  • Fotolithographie
  • Galvanisieren
    basieren auf selektivem Abdecken und Ätzen
  1. Tintenstrahldrucker: Ausstoß von kleinsten Tröpfchen füssiger Tinte mittels eines Piezokristalls. Ag-NP-Tinten sind für druckbare Elektronik geeignet.
    Herstellung Ag-NP-Tinten:
  • durch Reduktion eines Silberdiamin(银二胺)-Komplexes durch D-Glukose(葡萄糖) in Anwesenheit eines Dispergiermittels [Balantrapu et al., Clarkson University, 2008]
  1. Nanoröhren in Schaltungen und Displays, als Bauteil für flache und selbstleuchtende Feldemissionsbildschirme: Dabei dienen die scharfen Spitzen der Nanoröhren als Quelle für Elektronen durch Feldemission(场致发射) (winzige Elektronenkanone, Kaltkathode schon bei relativ geringen Spannungen)
  2. Graphen-Nanonetze, 200 Mal fester als Stahl, leitet den elektrischen Strom besser als alle bisher bekannten Materialien.
    Herstellung:
  • Isolierung kleiner Monilafenflecken durch Abziehen von Lagen von Graphit
  • durch Heizen eines Silizium-Wafers im Vakuum, wobei das Silizium verdampfte und eine Kohlenstoffschicht zurückließ
  • CVD-Prozess: Graphen wird über die Zersetzung von heißen Kohlenwasserstoffgasen an einer reaktiven Metalloberflächen gebildet. Darauf wird ein Kunststofffilm aufgedrückt und das Metall wid mit einer Säure weggeätzt.
  • chemische Methoden: Graphit lässt sich leicht durch Säure oxidieren, so dass sich isolierende Grapphenoxidschichten bilden, die sich in Wasser trennen. Danach Reduktionsmittel wie Hydrazin geben. Leider führt die Methode zu eher porösen Filmen.
  • in Lösungen mittels Ultraschall
  • in spezielle Lösungsmittel wie ionische Flüssigkeiten
  • CNTs mittels AFM aufgeschlitzt(aufschlitzen撕开), um Graphenschichten zu erhalten
  1. xxx

NP in der Energiepproduktion

  1. Titandioxid ist ein n-Halbleiter, n-Halbleiter类比掺杂了Phosphor,体系内多电子，p-Halbleiter类似掺杂了Bor，体系少电子。
  2. 影响Wirkungsgrad der Solarzellen的几个因素：
  • Breite des adsorb Spektrums
  • Ausnetzen aller Photonen
  • Geometrie der Solarzellen, eigentlich Geometrie der Elektrode, Beschicchtung von Halbleiter und Stromsammler.
  1. Mesoporöse Festkörper [meso (griechisch) = dazwischen, mittig] sind nach IUPAC-Definition poröse Materialien mit Porendurchmesser zwischen 2 nm und 50 nm.
  2. Core-Shell-Partikel
  3. Die Mechanismus für den Verlust an Pt-ECSA:
  1. Gibbs-Thomson-Effekt: Die Löslichkeit nimmt mit abnehmender Partikelgröße zu!
  2. Zwei Punkte, an denen intensiv geforscht wird, sind die Reduktion der Menge an teurem Pt entweder durch höhere Effizienz der Pt-NP oder durch Ersatzmaterialien und die Degradation des Graphitträgers mit der Betriebsdauer, speziell bei den An- und Abfahrprozessen (instationärer Betrieb) der BZ.
  3. 2 Example chemical structure of coal <sup> [2] </sup>
  4. Turn Over Frequency (TOF): Dabei wird die Anzahl der Produktmoleküle pro Zeit auf die verfügbare Katalysatoroberfläche bezogen (genauer auf die „aktiven“ Zentren).

NP für Beschichtungen

  1. Bariumsulfat(硫酸钡) und Eisenoxid als farebgebende Pigmente oder pyrogene(火成的，焦化の，热解的) Kieselsäuren(硅酸，$H_2SiO_3$, silicic acid) zur Beeinflussung der Fließfähigkeit
  2. Holzlasuren 木釉
  3. Petal-Effekt & Lotus-Effekt
  4. Diese hierarchische Mikrometer-Nanometer-Rauigkeit ist die typische Struktur für superhydrophobe Oberflächen.
  5. NP + 4.5ml Ethanol + 0.5ml Trimethylsiloxysilicat(TMSS)/Cyclopentasiloxan

Nanodrähte

  1. Template-assistierte Synthese (TAS)
  • anodisches Aluminiuoxid: anodische Oxidation von Al-Filmen in saurer Elektrolyt-Lösung, Al-Plättchen mechanisch und elektrochemisch poliert, Die Poren enstehen infolge von zwei gekoppelten Prozessen, nämlich der Porenbildung und der Porenanordnung.
  • Ionenbeschuss, track-etching method, Polymer-Membranen mit näherungsweise zylindrische Poren/einkristalline Glimmerfilme Poren mit diamant-förmigem Querschnitt, die entlang der Ionenspur spitz zulaufen.
  • Nanokanalglas
  • Druckeinspritzen
  • elektrochemische Deposition
  • Dampfdeposition
  • Vapor-Liquid-Solid(VLS)-Wachstum
  1. Thermoelektrische Eigenschaften von ND
  • Seebeck-Effekt
  • Peltier-Effektes
  • $ZT = \frac{S^{2}*σ*T}{κ_e+κ_L}$
  • Die Leistung thermoelektrischer Materialien wird durch die so genannte Gütezahl ZT (figure-of-merit) dargestellt
  1. P25 ist ein kommerzieller Photokatalysator (TiO2)
  2. Ag/ZnO ND, g wirkt als Elektronenfänger und verbessert die Trennung von Elektron-Loch-Paaren

Katalyse

  1. Langmuir: Bei einem Haftkoeffizienten von 1 entspricht 1 L etwa einer Bedeckung einer Oberfläche mit einer Monolage des Adsorbats.
  2. Quantengrößeneffekt, der durch die Begrenzung der Elektronen auf ein kleines Volumen entsteht
  3. Je kleiner die Au-NP ist, desto aktiver ist die Au-NP
  4. 100-Facetten haben höchste Aktivität, nämlich Kubisch
  5. Bedeutung des Substrates auf die erhöhte katalytische Aktivität sind uneinheitlich.
  6. Oberflächenrauigkeit: eine verstärkte Aktivität für gestufte im Vergleich zu glatten Goldoberflächen
  7. Langzeitstabilität: Offensichtlich führt die CO-Exposition zur Bildung einer mobilen Au-Spezies durch die Schwächung der Cluster-Support-Bindung. reaktive Kornvergrößerung und nachfolgende Desaktivierung am stärksten für die Probe mit den kleinsten interpartikulären Abständen
  8. Wassergas-Shift-Reaktion:
  • $CO + H_2O \leftrightarrows{} CO_2 + H_2$
  1. Geträgerte vs. ungeträgerte Katalysatoren bei der Methanbildung an Ni-NP
  2. Knallgasreaktion mit gasgetragene oder geträgte Pt-NP

Composite

  1. Oberflächenmodifikation der NP
  • Chemische Oberflächenbehandlung
    Anlagerung von Silan-Kopplungsmolekülen
    Metallalkoxiden, -epoxiden, -alkylen oder arylisozyanaten
  • Aufbringen synthetisccher Polymere, die kovalente Anbindung von Polymerketten: 1. endfuntionalisierte Polymere mit der Partikeloberfläche reagieren. 2. Polymerketten wachsen an einer Initiator-terminierten selbstorganisierten Oberflächenscchcicht.
  • Liganden-Austauschmethoden
  • Die Flüssigphasesynthese von NP
    Liganden –> das Wachstum abbrechen können –> Partikelgröße
    die selektive Adhäsion an spezielle Kristallfacetten –> das Wachstum kinetisch kontrollieren –> Partikelform: Nanoplättchen,Nanostäbchen, nanoskalige Polyeder

2.

NP im Alltag

  1. Nicht-tropfende Wandfarbe
  • Eine Dispersion aus z. B. bei $SiO_2$-Nanoteilchen in Größen von etwa 10 bis 30 nm. Thixotropie
  1. Schonende und schaltbare Klebestoffe
  • Mikrowellen-Verklebung, superparamagnetischen Eisenoxidkristallen etwa 5 bis 25 nm, die in eine Siliziumdioxidhülle eingebettet sind
  • mit Zweikomponenten-Polyurethanklebern auf demselben Weg fest verbundene Bauteile wieder zu lösen
  1. Klebefleisch
  2. Quantum Dots(QD) in Displays
  • bei Anregung mit einer Lichtquelle Licht einer anderen Wellenlänge (Farbe) in einem sehr engen Spektralbereich zu emittieren
  • Quantum Confinement Effekt, d.h. die Aufspaltung der Energieniveaus

Abkürzung Zusammenfassungen

Abkürzung Völlständigen
FE-REM Feldemitter-Rasterelektronenmikroskop
CNT Carbon Nanotube
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
CNTFET Kohlenstoff-Nanoröhren-Feldeffekttransistor
SRAM-Geschwindigkeit Static Random Access Memory
HOPG Highly Oriented Graphitic Carbon
MWCNT Multi Wall CNT
SWCNT Single Wall CNT
WW Wechselwirkung
HNP Halbleiter-NP
ITO Indium Tin Oxide: leitend&transparent
OPV Organische Solarzellen
DSC dye Sensitized Cell - Farbstoffzelle - Grätzel-Zellen
NQDs Nanokristalline Quantum Dots
FTO engl=Fluorine doped（掺杂的） Tin Oxide, dt=Fluor-dotiertes Zinndioxid, SnO2
TCO-Glas Transparent Conductive Oxide
PES Photoelektrochemische Solarzellen
PEC-System Photoelektrochemische System
PC Photonische Kristalle
PS Photonische Schwämme
Pt-ECSA Pt-Elektrochemical Surface Area
RHE reversible hydrogen Electrode
TOF Turn Over Frequency
BB Biulding Blocks
SPR Surface Plasmon Resonance
TPD-Versuchen Temperatur-Programmierten-Desorptions-Versuchen
WGS Wassergas-Shift-Reaktion

Chemikalien

  1. Porphyrin: 卟啉(bulin) 卟啉-Porphyrin
  2. Hydrazin: N2H4
  3. Pd: Palladium, 钯
  4. Ru: Ruthenium, 钌(liǎo)
  5. PPA: Poly Phosphoric Acid
  6. PAA Poly Acrylic(丙烯酸) Acid
  7. das Tellur，碲，der Tellurid，碲化物
  8. das Antimon, 锑
  9. Ceria, $CeO_2$
  10. der Silan, 硅烷
  11. (3-Methacryloxypropyl)trimethoxysilane (3-Methacryloxypropyl)trimethoxysilane
  12. Pyridin, 吡啶
  13. der Tetrahzdrofuran, 四氢呋喃
  14. das Tetrachlorethen, 四氯乙烯，Per

Vokabeln

1.

der Wafer die Waffel die Waffe
晶片；晶圆 华夫饼干 武器
2. transparen durchsichtig
3. das Iod 碘; der Iodid 碘化物
4. Alkan, -e, 烷烃; Olefin, -e 烯烃
5. fiancée: 未婚妻
6. der Glimmer, 云母
7. autark, 自给自足的
8. Exziton, 激子
9.
Methyl Ethyl Propyl
:—: :—: :—:
甲基 乙基 丙基
mono- di- tri-
单- 二- 三-
Methan/Methanol Ethan/Ethanol Propan/Propanol

  1. übelriechend, 难闻的，发臭的

  2. xxx

  3. whenever y’all break up

Anwendungen nanoskaliger Pulver, Skriptum SS2018, Prof. Dr. Alfred Weber, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik, Teschnische Universität Clausthal
1: https://de.wikipedia.org/wiki/Ostwald-Reifung
2: https://en.wikipedia.org/wiki/Coal

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好人一生平安