Unsere Partner an der Universität Duisburg-Essen haben eine neuartige Methode zur Formbestimmung von Suprapartikeln in Advanced Powder Technology veröffentlicht.
Suprapartikel sind hierarchisch aufgebaute Aggregate aus Nanopartikeln, deren Größe und strukturelle Eigenschaften – etwa Form, Oberflächenrauheit und Porosität – die Leistungsfähigkeit in Anwendungen wie der Energiespeicherung und der Katalyse maßgeblich beeinflussen. Während Größe und Porosität bereits zuverlässig charakterisiert werden können, fehlen bislang statistisch belastbare Methoden zur Bestimmung der Form von Suprapartikeln auf Ensemble-Ebene.
In dieser Arbeit stellen die Autoren eine neuartige Methodik zur Formbestimmung von Suprapartikeln auf Basis der Quecksilberintrusionsporosimetrie (Mercury Intrusion Porosimetry, MIP) vor. Sie zeigen, dass das charakteristische zweistufige Intrusionsprofil den Poren zwischen den Suprapartikeln sowie den Poren innerhalb der Suprapartikel zugeordnet werden kann. Durch die Dekonvolution der Porengrößenverteilungen konnten diese beiden Beiträge voneinander getrennt werden. Die physikalische Zuordnung der intrapartikulären Poren erfolgte durch den Vergleich der extrahierten Peaks mit den Porengrößenverteilungen der zugrunde liegenden Nanopartikel.
Mithilfe eines systematischen Versuchsdesigns, bei dem Größe und Form der Suprapartikel unabhängig voneinander variiert wurden, konnten die Autoren nachweisen, dass der Grad der Bimodalität der Porengrößenverteilung eng mit der Form der Suprapartikel zusammenhängt. Die aus Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahmen bestimmten quantitativen Formparameter, insbesondere die Kreisförmigkeit (Circularity), wurden mit statistischen Kenngrößen der Bimodalität (Ashmans D und Peak Separation) verglichen. Dabei zeigte sich ein eindeutiger Zusammenhang: Suprapartikel mit höherer Kreisförmigkeit weisen eine stärker ausgeprägte bimodale Porengrößenverteilung auf.
Die vorgestellte Methode ermöglicht erstmals eine statistisch robuste, gleichzeitige Bewertung von Porosität und Form von Suprapartikeln. Damit bietet sie eine skalierbare Grundlage für die Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung bei der Sprühtrocknung.
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