Synthese nanoskaliger Hohlkugeln durch Mikroemulsions-Techniken

Gegenstand der Arbeit war die Synthese nanoskaliger Hohlkugeln mit der Mikroemulsionsmethode. Ausgehend vom Gedanken, mit viskositätserhöhenden Substanzen das Wachstum der Kristalle in das Innere der Hohlkörper zu unterbinden, wurde die Gelatine-gefüllte Mikroemulsion entwickelt. Das temperaturabhängige Viskositätsverhalten der Gelatine erlaubte es, die polare Phase der Mikroemulsion durch Abkühlen zu erhärten und damit Gelatinenanopartikel herzustellen. Der nanoskalige Charakter der Gelatinepartikel wurde nachgewiesen. Trotz der darin vorliegenden, festen Partikel destabilisiert sich die erhaltene Mikroemulsion nicht und sie kann für die Synthese von nanoskaligen Hohlkugeln verwendet werden. Da es sich dabei genaugenommen nicht mehr um eine Mikroemulsion handelt, wurde sie als Gelatine-gefüllte Mikroemulsion bezeichnet.

Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde die Methode verfeinert und dabei zwei Synthesestrategien entwickelt. Im ersten Reaktionsweg, der an die Synthese nanoskaliger Hohlkugeln mittels Mikroemulsion angelehnt ist, wird ein Precursor in die unpolare Phase der Mikroemulsion gegeben, wo er an der Phasengrenze der Mizellen mit dem in der polaren Phase vorhandenen Wassermolekülen reagiert und zur Bildung nanoskaliger, gelatinegefüllten Kugeln führt.

Mit dieser Synthesestrategie konnten zum ersten Mal Titandioxid-Hohlkugeln mit einer Größe kleiner 50 nm synthetisiert werden. Sie haben eine einheitliche Größe von 25 - 35 nm mit enger Größenverteilung und zeigen trotz des Gelatineanteils eine photokatalytische Aktivität ähnlich der des Industriestandards Degussa P25.

In einer Abwandlung der Synthese konnte durch Zugabe von Rhodamin B als Fluoreszenzfarbstoff die Containerfunktionalität der Titandioxid-Hohlkugeln demonstriert und mit spektroskopischen Untersuchungen nachgewiesen werden. Die synthetisierten Hohlkugeln fluoreszieren sowohl in einer Suspension als auch im getrockneten Zustand.

Als weiteres Produkt wurden Zirconiumdioxid-Hohlkugeln mit