Selbstreinigende Oberflächen: Nanotechnologie für Jedermann

Transkript

1 Selbstreinigende Oberflächen: Nanotechnologie für Jedermann Detlef Bahnemann, Callinstraße 3, Hannover

2 Inhalt Grundlagen Das Prinzip der Photokatalyse Eigenschaften von Nanopartikeln Anwendungen Selbstreinigung Superhydrophilie Eigene Arbeiten Der Antennenmechanismus Das Deaggregationsprinzip Zeitaufgelöste Messungen

3 Das Prinzip der Photokatalyse

4 Materialien für die Photokatalyse: Bandlückenenergien

5 Titandioxid-Nanopartikel: Optische Eigenschaften Laser Excitation Absorption Wavelength [nm] UV/Vis Absorptionsspektrum einer kolloidalen Suspension: 2g/l TiO 2, ph 2.3, mittlerer Teilchendurchmesser 2.5 nm.

6 Das Prinzip der Selbst -Reinigung Substrate New Grease TiO 2 Dust Particle Conventional CO 2 + Water

7 Sol-Gel Film Synthese Sol / Gel Precursor Solution Deposition by Dipping Annealing Fatty Acids Carbon Dioxide and Water

8 Step Motor Glass Sheet Sol-Gel Film Synthese: Die Apparatur Coating Solution

9 1.0 Op tical Dens it y [-] Titanium Dioxide Glass Single Layer TiO 2 Filme auf Glas: 60 nm pro Tauchgang Optical Densit y [-] Triple Layer Titanium Dioxide Glass Wavelength [nm]

10 Photokatalyse: Anwendungsfelder

11 Photokatalytische Beschichtungen: Beispiele

12 Photokatalytische Beschichtungen: Beispiele

13 Photokatalytische Beschichtungen: Beispiele

14 Photokatalyse: Antibakterielle Eigenschaften

15 Photokatalyse: Antibakterielle Fliesen

16 Antibakterielle Eigenschaften Medizinische Anwendungen catheter Wand eines Operationssaals Katheter

17 Photokatalyse: Superhydrophilie

18 Photokatalyse: Superhydrophilie

19 Photokatalytische Beschichtungen: Superhydrophilie (Vorgeschlagener Mechanismus)

20 Photokatalytische Beschichtungen: Superhydrophilie (Vorgeschlagener Mechanismus)

21 Photokatalytische Beschichtungen: Superhydrophilie (Beispiele)

22 Photokatalytische Beschichtungen: Superhydrophilie (Beispiele)

23 Saint Gobain Bioclean

24 Pilkington Activ

25

26 Vergleich unbeschichtete beschichtete Dachziegel nach einem Jahr Außenbewitterung

27 Fe(III)-dotierte TiO 2 -Partikel Energiebetrachtungen

28 Fe(III)-dotierte TiO 2 -Kolloide: Chemische Synthese Methoden

29 Fe(III)- dotierte TiO 2 -Partikel: Hohe photokatalytische Aktivitäten

30 Fe(III)-dotierte TiO 2 -Nanopartikel Cryo-TEM Aufnahmen (0.5 at% Fe(III))

31 Fe(III)-dotierte TiO2-Nanopartikel Cryo-TEM Aufnahmen

32 Der Antennenmechanismus (als Modell zur Erklärung der hohen photokatalytischen Effizienzen)

33 Erhöhung der photokatalytischen Aktivität (a) durch Metall-Nanokontakte

34 Platinisierung von TiO 2 -Teilchen Photoplatinisierung vs. Kolloidmischung

35 Platinisierung von TiO 2 -Teilchen UV/vis-Spektren der Kolloide

36 Platinisierung von TiO 2 -Teilchen Cryo-TEM Aufnahmen (1.0 wt% Pt) TiO 2 PtTi-S1 PtTi-S2

37 Platinisierung von TiO 2 -Teilchen Cryo-HRTEM Aufnahmen (1.0 wt% Pt) TiO 2 PtTi-S1 PtTi-S2

38 Das Deaggregationskonzept

39 Die Laserblitzphotolyse

40 Laserblitzphotolyse an TiO 2 /Pt-Kolloiden Transiente Absorptions/Zeit-Signale Absorption 500 nm * Absorption 500 nm * Zeit nach dem Laserpuls [µs] Zeit nach dem Laserpuls [µs] Transiente Absorptions/Zeit-Signale bei λ obs = 500nm nach einem 25 ns Laserpuls (λ ex = 355nm, 16 µm hν/puls), 2g/L TiO 2 /Pt-Kolloid (1% Pt), ph 2.5, Luft-ges.

41 Laserblitzphotolyse an TiO 2 /Pt-Kolloiden Vorgeschlagener Reaktionsmechanismus

42 Rutile Bidentate Structures on two Ti Initial Configuration Optimized Configuration Oxalic Acid Adsorption Energies [kj. mol -1 ] A -272 B -280

43 Der Arbeitskreis Momentaufnahme im Sommer 2005 Vielen Dank allen Mitarbeitern und Zuhörern!