On the disruptive combustion of single metal-organic precursor solution droplets

In der vorliegenden Arbeit wurde der komplexe Prozess der Flammen-Sprüh-Pyrolyse zur Herstellung von nanoskaligen Oxidpartikeln idealisiert als Einzeltropfenexperiment untersucht, um Einblicke in das Verbrennungsverhalten von Präkursorlösungstropfen und dessen Auswirkungen auf die Partikelbildung zu erhalten. Die Untersuchungen wurden mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und den Laser-optischen Messmethoden der interferometrischen Partikelabbildung sowie Regenbogen-Refraktometrie durchgeführt. Somit konnte neben dem Verbrennungsverhalten auch der Zustand der Flüssigphase der Präkursorlösungstropfen während der Verbrennung verfolgt werden. Die Ergebnisse in der vorliegenden Arbeit zeigen, dass sich das Verbrennungsverhalten von Präkursorlösungstropfen deutlich vom bekannten Bild der Verbrennung von reinen Mehrkomponententropfen unterscheidet. Die Verbrennung kann in Abhängigkeit vom eingesetzten Präkursor explosiv erfolgen. Als Auslöser konnte der thermische Zerfall des Präkursors beobachtet werden. Ferner zeigte sich ein Zusammenhang zwischen den Tropfenexplosionen und der Nanopartikelbildung. Während ein explosives Verbrennungsverhalten der Präkursorlösungstropfen die Bildung von nanoskaligen Partikeln begünstigte, neigten Präkursorlösungen ohne nennenswerte Tropfenexplosion zu teilweise hohlen und Mikrometer großen Partikeln.