Projektpartner: AK Prof. Bräse, Organische Chemie, KIT
                       AK Wörner, Molekulare Aufarbeitung von Bioprodukten, KIT

Die Nanostrukturierung komplexer partikulärer Hybridmaterialien soll anhand einer integrierten Prozesskette erfolgen. Gegenüber der bisherigen Erzeugung strukturierter Materialien in separaten Unit Operations bietet gerade die Nanostrukturierung in einer integrierten Prozesskette zahlreiche Vorteile. Da beispielsweise die Zwischenstabilisierung, der Transport oder die Redispergierung von partikulären Systemen entfällt, werden reinere Produkte mit besserer Performance erzielt. Gleichzeitig werden der Anfall von Nebenprodukten oder Abfall deutlich reduziert, dadurch aufwändige Aufarbeitungsschritte im Downstream eingespart, Ressourcen geschont und Energie eingespart.
Die Prozesskette, die hier zur Erzeugung komplexer, nanostrukturierter Hybridmaterialien vorgesehen ist, umfasst als Kernbestandteil die kontinuierliche Miniemulsionstechnologie.
Mit ihrer Anwendung sollen suspendierte nanostrukturierte halbleitende Partikel durch Fällung in den Miniemulsionstropfen (Nanoreaktoren) hergestellt werden. Durch die begrenzte Skalierung der Miniemulsionstropfen und dementsprechend limitierten Reaktandenmengen können die Partikelgrößenverteilungen und Anzahlkonzentrationen gesteuert werden. Zudem ist die Agglomerationsrate der Partikel begrenzt, da Partikel-Partikel-Kollisionen außerhalb des Tropfens ausgeschlossen werden können. Außerdem kann angenommen werden, dass die Reaktionsbedingungen in den einzelnen Nanoreaktoren gleich und konstant sind, was einen technischen Scale-up durch die Erhöhung des Emulsionsvolumens (Numbering-up der Nanoreaktoren) einfach möglich macht.

Weiterhin soll die Miniemulsionspolymerisation eingesetzt werden, mit dem Ziel definierte organische Überstrukturen um die im ersten Teilprojekt erzeugten anorganischen Kernpartikel zu realisieren. Zu berücksichtigen sind dabei Partikeleinschluss, Miniemulsionsherstellung und photokatalysierte Polymerisationsreaktion, wobei Steuerparameter für resultierende Partikelstrukturen, insbesondere für die Strukturen der organischen Phase, zu erarbeiten sind.

Das Projekt wird im IP3 (JointLab incorporated in KIT supported by BASF) bearbeitet. Ziel ist die Entwicklung und Erforschung integrierter Prozesse zur Herstellung von nanostrukturierten Funktionsmaterialien.