English China

Nanozeolithe

Aktuelle Entwicklungen bei nanoporösen Materialien

Seite: 2/4

Firmen zum Thema

Wirtschaftsmotor Nano

Warum sich Materialien im Nanomaßstab so anders als ihre makroskopischen Pendants verhalten, liegt am wachsenden Einfluss der Oberfläche und zunehmender quantenphysikalischer Effekte. Heute sind Nanoprodukte fest in unserem Alltag etabliert. Zu den typischen Alltagsgegenständen gehören nanoimprägnierte Textilien, kratzfeste Lacke und selbstreinigende Glasflächen. Kratzfest beschichtete Brillengläser und selbstreinigende Backöfen sind mittlerweile fast eine Selbstverständlichkeit. Selbst Sterilität kann mit Nanopartikeln erzielt werden. Mit Nanosilber ausgerüstete Gegenstände, z. B. Computer-Tastaturen sind antibakteriell, und auch OP-Räume bleiben damit steril.

Das Potenzial der Nanotechnologie umfasst alle Materialklassen und stellt wegweisende Technologielösungen auf vielen Stufen der industriellen Wertschöpfungskette zur Verfügung. Die Prognosen sind exzellent. In einer Studie für das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wurden erstmals belastbare Daten zur wirtschaftlichen Bedeutung der Nanotechnologie erhoben [9]. Bis 2015 wird nach Einschätzung der Experten in allen Industriezweigen mit nanotechnologischen Komponenten bzw. Verfahren gearbeitet werden. Zu den wichtigsten Bereichen zählen Elektronik, Chemie, Automobilbau, die optische Industrie und der Gesundheitsbereich. Europa investiert im Vergleich in etwa ebenso viele Fördermittel aus dem staatlichen Bereich in die Nanotechnologie-Forschung wie die USA und Japan.

Bildergalerie

Nanomaterialien - große Mengen, spezielle Morphologie

Das global tätige Unternehmen für Spezialitätenchemie Clariant legt den wissenschaftlichen Fokus derzeit auf die Herstellung und Anwendung nanoteiliger Zeolithe und Spezialitäten im Bereich anorganischer Nanomaterialien. In enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Instituten ist es gelungen, qualitativ hochwertige Nanozeolithe herzustellen und das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten herauszuarbeiten.

Nanozeolithe zählen prinzipiell zu den Zeolith-Kristallen, die sich in ihrer makroporösen Form längst einen festen Platz in der chemischen Technik erobert haben. Nicht zuletzt deshalb, weil die den Gerüstsilikaten zugeordneten Zeolithe häufig als natürliche Mineralien vorkommen. Ihren Namen prägte der schwedische Mineraloge und Chemiker Axel Fredrick Cronstedt (1722 – 1765). Er leitet sich aus dem Griechischen von „zeein“ (sieden) und „lithos“ (Stein) ab und bezieht sich darauf, dass das Mineral beim Erhitzen eingeschlossenes Porenwasser verliert, was den Anschein eines siedenden Steins erweckt.

Mesoporöse Struktur

Eines ihrer entscheidenden Merkmale ist ihre mesoporöse Struktur. Zeolithe setzen sich aus tetraederförmigen Baueinheiten (z.B. Silikat- oder Aluminat-Anionen) zusammen, die in allen drei Raumrichtungen über gemeinsame Sauerstoffatome verknüpft sind. Die Hohlräume werden in den natürlichen Mineralien unter anderem durch Kationen wie Natrium, Kalium oder Kalzium oder Wasser-Moleküle ausgefüllt. Diese Nicht-Gerüst-Bestandteile können aus dem stabilen Gerüst entfernt oder ausgetauscht werden, woraus sich vielfältige Anwendungen ergeben. Die heute verwendeten Zeolithe werden überwiegend synthetisch hergestellt und sind Bestandteil verfahrenstechnischer Prozesse: bei der Herstellung von Ethylbenzol und Propylenoxid, der Trennung von Luft oder bei der Abgasreinigung.

Lucidot NZL 40 ist ein nanoteiliges, kristallines Alumosilikat mit Zeolith L-Struktur (Abb. 1). Bei diesem Typ bilden Silikat- und Aluminat-Tetraeder ein Gitter mit eindimensionalen Kanälen in hexagonaler Anordnung. Der freie Durchmesser der Kanäle beträgt 7,1 Ångström. Auch Lucidot DISC ist ein nanoteiliger L-Zeolith, zeichnet sich aber durch eine spezielle Morphologie aus (Abb. 2). Die flächigen, runden Scheiben enthalten senkrecht zur Scheibenoberfläche verlaufende Kanäle, die im Vergleich zum Scheibendurchmesser recht kurz sind. Da dieser Nanozeolith in hydratisierter Form vorliegt, wird für die spezifische Oberfläche anders als zunächst erwartet ein verhältnismäßig niedriger Wert gefunden. Lucidot DISC steht derzeit für Forschungszwecke in Labormengen zur Verfügung. Lucidot NZL 40 ist bereits in Einheiten bis zu 100 kg erhältlich. Die wichtigsten Spezifikationen der beiden Nanozeolithe sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

(ID:262747)