激光技术制造的纳米微粒
激光技术制造的纳米微粒
非均相催化用的不含配合基的纳米微粒
Phillipp Wagener博士在接受报刊记者采访时介绍了利用激光技术在不使用稳定剂的情况下生产非均相催化剂的情况。
“激光技术制造的纳米微粒最大的优点是高纯度和不含配合基。”
——Philipp Wagner博士，Duisburg-Essen大学技术化学I教授。
LP《实验与分析》：Wagner博士，什么是非均相催化剂?什么时候使用这种催化剂?
Dr.Wagner：非均相催化剂是一种加速化学反应的物质，某些情况下没有这种非均相催化剂就无法进行化学反应。它的应用完全超过了人们对已熟悉的可进行有害物质转换的废气催化剂的应用。90%的化学产品在生产过程中至少要使用一种催化剂。通过催化可以不断的发现新材料，可以提高能源利用效率，减少有害物质的排放。而这些催化都是在纳米级的层次结构中进行的;因此纳米微粒的生产有着非常诱人的前景。例如，当前急需解决的一个问题：如何把获得的能源保存在化学化合物中就是纳米微粒研究中的一个重要课题。
LP《实验与分析》：怎样生产非均相催化剂?在生产过程中会遇到什么问题?
Dr.Wagner：多年来化学工业已经有了成熟的工艺方法：对带有金属盐的载体材料进行浸渍，然后还原出具有催化活性的纳米结构。而在纳米微粒的研究中，人们常常追求的目标是首先造出纳米微粒，然后沉积到载体材料上。这样，纳米微粒的性质，例如大小、或成分都更容易控制。但这种生产制造过程中经常遇到的难题是：纳米微粒在液相中的性质太稳定了，不容易附聚或者沉积。因此就要使用辅助制剂，例如就要使用配合基，使纳米微粒相互附聚在一起。纳米微粒附聚在配合基的表面对于催化作用是不利的，这种附聚也会阻碍纳米微粒向载体上的沉积。因此，使用辅助助剂和稳定剂也不是没有缺点的;而且在使用纳米微粒的载体前还要用费时费力的清洗或者煅烧技术方法来清除这些助剂和稳定剂。
LP《实验与分析》：您参加了德国联邦教育与研究部BMBF主办的‘纳米材料的未来’新生力量竞赛，并以您的Innokat项目而获胜。您生产非均相纳米微粒的新方法是什么?
Dr.Wagner：我们使用的是完全没有稳定剂问题的新方法、而且是很有希望的工艺技术。在这种方法中，我们用激光脉冲强力的照射溶液中的靶标。靶标材料被激光束气化，并在剧烈的反应条件下形成充满等离子的气泡。在这些气泡内冷凝的靶标气化材料变成了纳米微粒，并在气泡破裂之后散落在溶媒中。
这些纳米微粒是纯静电稳定的，因此微粒的表面是空白的、有活性的。最终，非均相催化剂是通过简单的载体材料与胶质的混合被制造出来的。这就使得纳米微粒能够附着在载体上，供催化实验用。通过第一步的工作我们能够证明：由激光技术生成的纳米微粒在表面化学领域内也有很好的催化作用。
LP《实验与分析》：它有什么优点?您期望能够有哪些新的应用领域?
Dr.Wagner：激光生成的纳米微粒最大的优点是很高的纯度和没有配合基。另外，这种纳米微粒能够很好的附着在载体材料表面。而且它的表面不含有催化毒性，是不会使使纳米微粒活性失效的稳定剂;因此整个表面都可用来催化。这种方法既简单又灵活。原则上，我们可以使用任何一种材料作为靶标，生产出相应的纳米微粒。当前纳米催化技术发展的趋势是：利用不同的材料生产出混合型的纳米微粒，以便实现协调效应或者材料替代。
在这方面，利用激光技术制造纳米微粒的就很有优势了。因此我们计划：利用合金材料的靶标生产化学成分可以调节的纳米微粒。这样，就可以生产出镍基合金的纳米微粒来代替应用范围广、但价格昂贵的白金。目前，我们的重点在化学蓄能应用方面;例如光催化分解水，生产出氢。
LP《实验与分析》：Wagner博士，谢谢您接受我们的采访。
Philipp Wagner博士简介
Philipp Wagner博士生于德国下萨克森州的哈美恩市，就读于Göttingen市Goerg-Augst大学，主修化学专业，就读Jena市的Friedrich-Schiller大学时主修激光技术专业。2005年至2007年期间他获得了德国化学工业协会VCI的博士奖学金，2008年在Göttingen的物理化学研究所获得博士学位。
在汉诺威的激光技术中心完成博士后的学业之后，从2011年起负责激光技术中心纳米材料课题组的工作;后又到Duisburg-Essen大学担任技术化学I的教学工作和纳米集成中心CENIDE的研究工作。从2013年起他担任德国联邦教育与研究部BMBF促进的‘Namomatfutur纳米材料的未来’新生力量组在杜伊斯堡市的纳米能源技术中心NETZ的领导工作。他的研究重点是无配合基的激光纳米微粒制造技术和纳米微粒在能源技术领域中的应用。
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