Nanokokoisten aerosolihiukkasten jalometalliseostus
Kangasniemi, Oskari (2014)
2014
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-03-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201403051107
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201403051107
Tiivistelmä
Nanokokoisilla hiukkasilla on bulkkimateriaalista poikkeavia ominaisuuksia, joita voidaan käyttää hyväksi monella tavalla. Nanohiukkasia voidaan käyttää useissa sovelluksissa pigmenteistä itsepuhdistuviin pintoihin. Myös useammasta aineesta koostuvien nanohiukkasten valmistaminen on mahdollista. Tällöin voidaan yhdistää useamman aineen hyödylliset ominaisuudet, käyttää toista ainetta toisen haitallisten ominaisuuksien tukahduttamiseksi tai käyttää jotakin seostusainetta toisen aineen ominaisuuksien tehostamiseksi.
Nesteliekkiruiskutus on yksivaiheinen menetelmä jolla nanohiukkasia voidaan tuottaa aerosoliprosessien kautta. Siinä kuumaan liekkiin syötetään lähtöaineista ja liuottimesta koostuvaa prekursoria, joka höyrystyy. Tästä höyrystä tiivistyy ytimiä, jotka kasvavat edelleen aerosoliprosessien vaikutuksesta. Tällä menetelmällä on mahdollista tuottaa suuria määriä erilaisia nanohiukkasia tai nanohiukkasyhdistelmiä.
Tässä työssä on keskitytty seostamaan nanohiukkasia jalometalleilla. Tätä tarkasteltiin kahden esimerkkitapauksen kautta, joista ensimmäisessä seostetaan alumiinioksidihiukkasia palladiumilla. Perustuen saatujen hiukkasten kykyyn hydrogenoida eteenia etaaniksi tutkittiin alumiinioksidi-palladiumhiukkasten katalyyttistä aktiivisuutta, kun palladiumin osuus hiukkasissa vaihteli 5-50 painoprosentin välillä. Toisessa esimerkkitapauksessa valmistettiin lakattuja, itsepuhdistuvia pintoja käyttämällä titaanidioksidia. Titaanidioksidihiukkasten avulla lakkapinnalle luotiin nanorakenne, joka vaikuttaa veden leviämiseen pinnalla. Lisäksi titaanidioksidi on fotokatalyyttinen materiaali, joka ultraviolettivalolle altistuessaan pystyy hajottamaan orgaanisia aineita. Seostamalla titaanidioksidia 1 mooliprosentilla hopealla haluttiin parantaa pinnan fotokatalyyttisiä ominaisuuksia.
Nesteliekkiruiskutuksella pystyttiin onnistuneesti valmistamaan useammasta aineesta koostuvia hiukkasia. Ensimmäisessä tapauksessa saatiin tuotettua 2-3 nanometriä halkaisijaltaa olevia palladiumhiukkasia jotka tarttuivat suurempien tukihiukkasina toimineiden alumiinioksidihiukkasten pinnalle. Toisessa tapauksessa onnistuttiin seostamaan titaanidioksidihiukkasia hopealla. Hiukkasten tuottomäärien ja koostumuksen kontrolloiminen todettiin suhteellisen helpoksi.
Nesteliekkiruiskutus on yksivaiheinen menetelmä jolla nanohiukkasia voidaan tuottaa aerosoliprosessien kautta. Siinä kuumaan liekkiin syötetään lähtöaineista ja liuottimesta koostuvaa prekursoria, joka höyrystyy. Tästä höyrystä tiivistyy ytimiä, jotka kasvavat edelleen aerosoliprosessien vaikutuksesta. Tällä menetelmällä on mahdollista tuottaa suuria määriä erilaisia nanohiukkasia tai nanohiukkasyhdistelmiä.
Tässä työssä on keskitytty seostamaan nanohiukkasia jalometalleilla. Tätä tarkasteltiin kahden esimerkkitapauksen kautta, joista ensimmäisessä seostetaan alumiinioksidihiukkasia palladiumilla. Perustuen saatujen hiukkasten kykyyn hydrogenoida eteenia etaaniksi tutkittiin alumiinioksidi-palladiumhiukkasten katalyyttistä aktiivisuutta, kun palladiumin osuus hiukkasissa vaihteli 5-50 painoprosentin välillä. Toisessa esimerkkitapauksessa valmistettiin lakattuja, itsepuhdistuvia pintoja käyttämällä titaanidioksidia. Titaanidioksidihiukkasten avulla lakkapinnalle luotiin nanorakenne, joka vaikuttaa veden leviämiseen pinnalla. Lisäksi titaanidioksidi on fotokatalyyttinen materiaali, joka ultraviolettivalolle altistuessaan pystyy hajottamaan orgaanisia aineita. Seostamalla titaanidioksidia 1 mooliprosentilla hopealla haluttiin parantaa pinnan fotokatalyyttisiä ominaisuuksia.
Nesteliekkiruiskutuksella pystyttiin onnistuneesti valmistamaan useammasta aineesta koostuvia hiukkasia. Ensimmäisessä tapauksessa saatiin tuotettua 2-3 nanometriä halkaisijaltaa olevia palladiumhiukkasia jotka tarttuivat suurempien tukihiukkasina toimineiden alumiinioksidihiukkasten pinnalle. Toisessa tapauksessa onnistuttiin seostamaan titaanidioksidihiukkasia hopealla. Hiukkasten tuottomäärien ja koostumuksen kontrolloiminen todettiin suhteellisen helpoksi.