24.03.2021

Stabile Hüllen für Pigmente

Kern-Hülle-Strukturen schützen sich vor hochenergetischer UV-Bestrahlung.

Idealer­weise ist ein Pigment stabil gegenüber Licht – speziell UV-Strahlung – und korrodiert nicht. Auch langfristig soll es seine weiße Farbe behalten. Das alles gelingt der Industrie mit Zinksulfid heute schon, allerdings ist das daraus entstehende Material nicht mehr geeignet, das photo­katalytische Potenzial des Zinksulfids zu nutzen, weil keine Ladungsträger an der Partikel­oberfläche zur Verfügung stehen. In Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für chemische Energie­konversion in Mülheim a.d. Ruhr und dem Industrie­partnes Venator haben Forscher der Universität Duisburg-Essen aus dem NanoEnergie­TechnikZentrum (NETZ) nun eine Alternative entwickelt.

Abb.: Illustration von funktionellen Kern-Hülle-Strukturen. (Bild: S....
Abb.: Illustration von funktionellen Kern-Hülle-Strukturen. (Bild: S. Reichenberger, UDE)

„Wir haben Zinksulfid-Partikel mit einer nur drei Nanometer dünnen Schutz­hülle aus Tonerde umhüllt – Atomlage für Atomlage“, erklärt Sven Reichen­berger, Leiter der Katalyse­gruppe. Diese Kern-Hülle-Strukturen erwiesen sich in ersten Labor­experimenten als stabil gegenüber hoch­energetischer UV-Bestrahlung und korrosiven Medien. Der zusätzliche Clou: Die Partikel sind in dieser Form grund­sätzlich auch als Photo­katalysatoren denkbar, um chemische Reaktionen durch Licht auszulösen; zum Beispiel zum Abbau von Gift­stoffen in Abwässern oder für die Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und den Energie­träger Wasserstoff.

„Dafür müssten Elektronen die Hülle aus Tonerde durchdringen können“, so Reichen­berger,. „Das ist noch nicht der Fall, wir testen aber derzeit, ob sich das durch eine noch dünnere Schicht erreichen lässt.“ Gelingt dies, wären die Kern-Hülle-Strukturen hoch­interessant, um zum Beispiel Abwasser photokatalytisch aufzu­bereiten oder Sonnen­energie in speicher­fähige Energie­träger umzusetzen.
 

UDE / JOL

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