Nanochemie

Question 1

Hoe delen we nanomaterialen op basis van dimensies

Answer 1

• 0D nanomaterialen bv kwantumdots of fullerenen
• 1D nanomaterialen bv koolstofnanobuizen
• 2D nanomaterialen bv nano coatings en films
• 3D nanomaterialen bv bouwstenen polykristallen zijn nanokristallen

Question 2

Wat zijn nanomaterialen?

Answer 2

Materialen die minstens 1 dimensie hebben op nanoschaal bv koolstofnanobuis

Question 3

Hoe delen we nanomaterialen op basis van afkomst

Answer 3

Natuurlijke (winderosie, vulkanische activiteit en afbraak organisch materiaal) en synthetische nanomaterialen (metalen nanopartikels, koolstofbevattende nanodeeltjes en titanium(IV)oxide)

Question 4

Wat is de nanoschaal?

Answer 4

10^-9 meter

Question 5

Wat zijn synthesemogelijkheden van nanomaterialen? Leg kort de voor- en nadelen uit.

Answer 5

Top- down methode:
Start vanuit macroscopisch start materiaal (bulk) waaruit eindproduct gevormd wordt dat bestaat uit kleine deeltjes op nanoschaal. Het materiaal wordt afgebroken via mechanische technieken
Voordelen:
- eenvoudig
- goedkoop
- makkelijk op grote schaal
Nadelen:
- controle over grootte en stabiliteit van nanopartikels gaat verloren gedurende de synthese

Bottom-up methode:
Vanuit kleinere atomaire partikels worden nanomaterialen opgebouwd. De reacties die plaatsvinden zijn gelijkaardig aan gekende organische reacties. Door reactie omstandigheden kunnen materialen van verschillen grootten gevormd worden
Voordelen:
- stapsgewijs: grootte en stabiliteit kan beter gecontroleerd worden
Nadelen:
- intensief: veel tijd en reagentia
- duur
- moeilijk op grote schaal

Question 6

Wat zorgt voor de eigenschappen van nanomaterialen? Geef voorbeelden van de typische eigenschappen.

Answer 6

Oorzaak: grote oppervlakte- volume verhouding. Groot op dat kan interageren met buitenwereld
Eigenschappen:
-katalystische eigenschappen
(Bv zoals enzymen)
- optische eigenschappen
( kleurverandering door licht laat elektronen trillen in elektronenwolk metaalbinding, minder ruimte om te trillen door kleine deeltjes, kleur veranderd)
- magnetische eigenschappen
( ferrofluida bevat ferromagnetische nanodeeltjes)
- hydrofobe eigenschappen
( bv silica aerogelpoeder als isolator in gebouwen)

Question 7

Hoe kunnen nanomaterialen bijdragen aan duurzaamheid?

Answer 7

• vervuiling van water tegengaan ( olie absorberen)
• Pb2+ verwijderen uit industrieel afvalwater
• nanosensoren detecteren verontreinigde stoffen in lucht (bv NOx, SOx,NH3)
• luchtzuivering door katalystische eigenschappen
• energieopslag (batterijen met hoge capaciteit) + hogere efficiëntie zonnepanelen