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Mikrostrukturierung anorganischer Funktionsmaterialien durch templatbasierte Synthese – Hohlpartikel für Thermometrie und Katalyse

Bischoff, Lothar (2018):
Mikrostrukturierung anorganischer Funktionsmaterialien durch templatbasierte Synthese – Hohlpartikel für Thermometrie und Katalyse.
Darmstadt, Technische Universität, [Online-Edition: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7377],
[Ph.D. Thesis]

Abstract

Im Rahmen der Gasphasenthermometrie mit Hilfe von Leuchtstoffen kommen nahezu ausschließlich Vollpartikel zum Einsatz. Die verwendeten Partikel müssen ein schnelles Folgevermögen (thermisch sowie fluidisch) zeigen, da typische strömungsmechanische Zeitskalen im Bereich <1 µs bis zu 150 µs liegen. Um dies hinreichend zu gewährleisten, sind die Partikel auf Durchmesser von maximal 3 µm beschränkt, was unter anderem in den hohen Dichten (4-5 g/cm³) der keramischen Leuchtstoffe begründet liegt. Daher war der Ausgangspunkt dieser Arbeit die Prognose, dass eine signifikante Verbesserung der Thermometrie erreicht würde, wenn Leuchtstoffpartikel mit größerem Durchmesser und geringerer Dichte verwendet werden könnten. Dadurch könnte eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses aufgrund des erhöhten Absorptionsquerschnitts in Kombination mit einem schnellen Folgevermögen resultieren, weshalb ein großes Interesse an der Herstellung derartiger Materialien besteht. Somit war es das Ziel dieser Arbeit, besondere anorganische Funktionsmaterialien in Form von Hohlkugeln zu entwickeln, die für in situ Thermometriemessungen in der Gasphase geeignet sind. In Hinblick auf die gestellten Anforderungen bezüglich der Anwendung in Strömungsumgebungen wurde darauf abgezielt, mikroskalige Hohlpartikel mit geringer Wandstärke zu synthetisieren. Neben dem positiven Effekt der Materialersparnis konnte dadurch ein hohes fluidisches Folgevermögen sowie eine schnelle Umgebungstemperaturadaption erreicht werden. Die Syntheseroute für Hohlpartikel wurde außerdem auf ausgewählte Katalysatoren übertragen.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2018
Creators: Bischoff, Lothar
Title: Mikrostrukturierung anorganischer Funktionsmaterialien durch templatbasierte Synthese – Hohlpartikel für Thermometrie und Katalyse
Language: German
Abstract:

Im Rahmen der Gasphasenthermometrie mit Hilfe von Leuchtstoffen kommen nahezu ausschließlich Vollpartikel zum Einsatz. Die verwendeten Partikel müssen ein schnelles Folgevermögen (thermisch sowie fluidisch) zeigen, da typische strömungsmechanische Zeitskalen im Bereich <1 µs bis zu 150 µs liegen. Um dies hinreichend zu gewährleisten, sind die Partikel auf Durchmesser von maximal 3 µm beschränkt, was unter anderem in den hohen Dichten (4-5 g/cm³) der keramischen Leuchtstoffe begründet liegt. Daher war der Ausgangspunkt dieser Arbeit die Prognose, dass eine signifikante Verbesserung der Thermometrie erreicht würde, wenn Leuchtstoffpartikel mit größerem Durchmesser und geringerer Dichte verwendet werden könnten. Dadurch könnte eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses aufgrund des erhöhten Absorptionsquerschnitts in Kombination mit einem schnellen Folgevermögen resultieren, weshalb ein großes Interesse an der Herstellung derartiger Materialien besteht. Somit war es das Ziel dieser Arbeit, besondere anorganische Funktionsmaterialien in Form von Hohlkugeln zu entwickeln, die für in situ Thermometriemessungen in der Gasphase geeignet sind. In Hinblick auf die gestellten Anforderungen bezüglich der Anwendung in Strömungsumgebungen wurde darauf abgezielt, mikroskalige Hohlpartikel mit geringer Wandstärke zu synthetisieren. Neben dem positiven Effekt der Materialersparnis konnte dadurch ein hohes fluidisches Folgevermögen sowie eine schnelle Umgebungstemperaturadaption erreicht werden. Die Syntheseroute für Hohlpartikel wurde außerdem auf ausgewählte Katalysatoren übertragen.

Place of Publication: Darmstadt
Divisions: 07 Department of Chemistry > Fachgebiet Anorganische Chemie
07 Department of Chemistry
Date Deposited: 20 May 2018 19:55
Official URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7377
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-73772
Referees: Albert, Prof. Dr. Barbara and Birkel, Dr. Christina
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 16 April 2018
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
In the context of gas-phase thermometry using phosphors solid particles are used almost exclusively. These particles must show a fast following behavior (thermal as well as fluidic), since typical flow-time scales are in the range <1 μs up to 150 μs. To ensure this, the particle size is limited to a maximum diameter of 3 microns, which is due to the high densities (4-5 g / cm³) of the ceramic phosphors. Therefore, the starting point of this work was the prediction that a significant improvement in thermometry would be achieved if phosphor particles with larger diameter and lower density could be used. This could lead to an improvement of signal-to-noise ratio due to the increased absorption cross section in combination with a fast following behavior, raising interest in the syntheses of such materials. Thus, the aim of this work was to develop inorganic functional materials in the form of hollow spheres, which are suitable for in situ thermometric measurements in the gas phase. Regarding the requirements of applications in systems with fast changing environments, it has been aimed to synthesize hollow microparticles with low wall thickness. In addition to the positive effect of material savings, a high fluidic following behavior and a fast temperature adaptation to the surrounding was achieved. The synthesis route for hollow particles was also transferred to selected catalyst materials.English
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