Regensburg 2004 – wissenschaftliches Programm

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MA: Magnetismus

MA 13: Poster:Schichten(1-23),Spinabh.Trsp(24-41),Exch.Bias(42-56),Spindyn.(57-67),Mikromag.(68-76),Partikel(77-90),Spinelektr.(91-97),Elektr.Theo.(98-99),Mikromag+PhasÜ+Aniso.(100-105),Magn.Mat.(106-118),Messmethod.(119-121),Obflm.+Abbverf.(122-123)

MA 13.77: Poster

Dienstag, 9. März 2004, 15:00–19:00, Bereich A

Bildung von Fe und Fe-C Nanopartikeln in einem Heißwandreaktor — •B. Rellinghaus¹, J. Knipping¹, P. Roth¹, T. Hülser², E. Duman² und M. Acet² — ¹Institut für Verbrennung und Gasdynamik — ²Institut für Physik. SFB 445, Universität Duisburg-Essen, D-47048 Duisburg

Fe und Fe-C Nanopartikel wurden in einem Heißwand-Gasflussreaktor bei Temperaturen im Bereich 400^oC ≤ T_R ≤ 700^oC unter Verwendung von Fe(CO)₅ als Precursormaterial und unter (optionaler) Zugabe von C₂H₄ präpariert. Die Partikel wurden durch thermische Zersetzung von Fe(CO)₅ und nachfolgende homogene Nukleation und Brown’sche Koagulation im kontinuierlichen N₂-Gasstrom gebildet. Das C₂H₄ wurde dabei durch heterogene Katalyse an den Eisenkeimen dissoziiert. Die Partikel wurden ex-situ mit XRD, (HR)TEM, EELS und SQUID-Magnetometrie charakterisiert. Partikel, die unter Ausschluss von C₂H₄ gewonnen wurden, bestehen aus Eisenkernen, die nach der Entnahme aus dem Reaktor an der Oberfläche oxidisch passiviert sind. Magnetisierungskurven dieser Partikel besitzen nach Kühlen in externen Magnetfeldern unterhalb von T = 50K die typische durch die Austauschanisotropie bewirkte Asymmetrie (H_ex(5K) = 0.55kOe). Unter Zugabe von C₂H₄ wurden abhängig von T_R und der Verweilzeit τ_R im Reaktor zunächst mit Zementit (Fe₃C) umhüllte Fe-Partikel (0.05s ≤ τ_R ≤ 1.5s, 400^oC≤ T_R ≤ 600^oC) und schließlich einphasige Fe₃C-Partikel gebildet (τ_R = 1.5s, T_R = 700^oC). Das metastabile Fe₃C zerfällt bei thermischer Nachbehandlung der Partikel in Fe und Graphit. Die strukturellen und magnetischen Eigenschaften sowie die Bildungskinetik dieser Kern-Hülle Partikel werden diskutiert.