Synthesis and in-depth characterization of mono- and bimetallic nanoparticles

Pappert, Kevin

Topic: Synthesis and in-depth characterization of mono- and bimetallic nanoparticles. Due to their high surface to volume ratio and differing properties to the bulk material, nanoparticles play a major role in modern science. Especially silver nanomaterials and the antibacterial and antifungal silver ions are particular interesting in medical applications to replace, for example, antibiotics. In the scope of this work, different monometallic and bimetallic nanoparticles based on silver were synthesized and characterized. In subsequently dissolution experiments those particles where monitored for several days to quantify the amount of released silver ions. This was done because former research showed a possible sacrificial anode effect in bimetallic silver based systems. The effect might lead to a higher ion release which would be preferred in possible applications. Furthermore, in situ powder diffraction at a synchrotron source was performed to investigate the influence on precursor concentration and temperature on the growth of silver nanoparticles synthesized in a microwave. The outcome of the experiments showed huge influence on polydispersity as well as particle size. The last part of this work investigated the possible synthesis of spherical iridium nanoparticles using different routes. As a result, highly porous spherical nanoparticles which consist of a mixture of iridium and iridium dioxide were discovered. These particles showed promising properties for possible catalytic applications, which were partially proven by accomplished linear sweep voltammetry experiments.

Thema: Synthese und fundamentale Charakterisierung von mono- und bimetallischen Nanopartikeln. Nanopartikel eröffnen, bedingt durch ihr großes Oberflächen zu Volumenverhältnis sowie ihrer veränderten Eigenschaften im Vergleich zum makroskopischen Material, mannigfaltige neue Forschungsgebiete. Besonders Silbernanomaterialien und die antibakteriellen und antifungiziden Silber-Ionen zeigen großes Potential, um Medikamente wie Antibiotika im gewissen Maße zu ersetzten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden monometallische und bimetallische Nanopartikel auf Basis von Silber synthetisiert und charakterisiert. Da vorherige Untersuchungen einen Opferanodeneffekt vermuten ließen, sollte dieser mit Hilfe von Auflösungsexperimenten der verschiedenen Nanopartikel untersucht werden. Hierbei würde eine erhöhte Silberauflösung vor allem potentiellen medizinischen Anwendungen zugutekommen. Des Weiteren wurde in situ Pulverdiffraktometie während mehrerer Silbernanopartikelsynthesen in der Mikrowelle dazu genutzt, um Einflüsse wie Temperatur oder Precursor-Konzentration auf das Nanopartikelwachstum zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten signifikante Auswirkungen auf das Partikelwachstum. Im letzten Teil der Arbeit wurde eine mögliche Synthese von monometallischen Iridium-Partikeln unter Zuhilfenahme verschiedener Syntheserouten untersucht. Aus der Variation verschiedener Parameter resultierten poröse Nanostrukturen aus Iridium und Iridium(IV)-oxid. Durch die poröse Struktur wiesen die Partikel eine sehr hohe Oberfläche auf und zeigten somit hohes Potential für die Nutzung in der Katalyse. Erste Experimente mittels voltametrischen Verfahren zeigten vielversprechende Ergebnisse im Vergleich zu kommerziell erhältlichen Pulvern von Iridium oder Iridium(IV)-oxid.

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Pappert, Kevin: Synthesis and in-depth characterization of mono- and bimetallic nanoparticles. 2019.

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