Die BET-Messungen wurden mit Geräten der Firma Micromeritics des Typs „Flow Sorb II 2300" durchgeführt.

Für die BET-Messungen wird zwischen 0,4 und 0,8 g Probenmaterial in ein dem Gerät zugehörigen U-Rohr eingewogen. Die Proben werden mithilfe einer Heiztasche bei einer Temperatur von 105 °C ca. 20 Minuten lang ausgeheizt, um evtl. Spuren von Wasser zu beseitigen. Anschließend wird das U-Rohr in die Messzelle eingehängt.

Die Geräte messen die Veränderungen eines Stickstoff-Helium-Gasgemisches (Volumenverhältnis 30:70). Dabei wird das Probengefäß in flüssigem Stickstoff gekühlt. Ein Teil des Gasgemisches, welches über die Proben geleitet wird, adsorbiert am Probenmaterial. Beim Erwärmen der gekühlten Proben auf Raumtemperatur wird der adsorbierte Stickstoff desorbiert. Über die Änderungen der Wärmeleitfähigkeit des Gasgemisches kann über die ad- und desorbierte Menge an Stickstoff auf die Oberfläche der Probe geschlossen werden.

In einem 1-l-Dreihalsrundkolben werden 333,3 g Methanol erwärmt. Hat die Lösung 60 °C erreicht, werden ihr 98,3 g (0,45 mol) Zinkacetat-Dihydrat über einen Trichter zugegeben. Die dadurch abgekühlte Lösung wird auf 55°C erwärmt und 5 mol% (3-Methacryloyxpropyl)methyl-dimethoxysilan mittels einer Pipette zugegeben. Die Lösung wird danach auf 60 °C erwärmt und unter Rühren eine auf Raumtemperatur temperierte Lösung aus 50,3 g (0,89 mol) Kaliumhydroxid-Plätzchen in 166,6 g Methanol über einen Tropftrichter zugegeben.

Der dabei entstehende weiße Feststoff setzt sich über Nacht am Boden des Kolbens als Niederschlag ab. Der Überstand wird abgesaugt und durch 166,6 g Methanol ersetzt. Nach 20-minütigem Rühren und 75 Minuten Absetzzeit wird der Überstand abgezogen und erneut durch 83,3 g Methanol ersetzt. Nach 40 Minuten Rühren und 40 Minuten Absetzzeit wird der Überstand verworfen und erneut durch 83,3 g Methanol ersetzt. Nach weiteren 30 Minuten Rührzeit wird die Lösung zentrifugiert (4300 U/Min., 10 Minuten).

Das dabei entstehende Gel wird für 18 Stunden im Trockenschrank bei 110 °C getrocknet.

Der erhaltene Feststoff wird gemörsert und ausgewogen.

1,5 g der synthetisierten silan-oberflächenmodifizierten Zinkoxide werden in einen 500 ml-Tauchlampenreaktor mit Ablasshahn gegeben. Der Reaktor wird mit destilliertem Wasser aufgefüllt und die entstehende Suspension mit einem Magnetrührer gerührt. Über einen PE-Schlauch (0,1 mm Durchmesser) wird mithilfe einer Pumpe (Elite 799, Firma Magen, Luftleistung 900 ccm/Min) Luft in die Suspension gepumpt. Nachdem der Reaktor mit Alufolie umkleidet wurde, wird die Suspension 60 Minuten lang mit einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe (HPK 125W Quecksilberlampe, Fa. Philips), die sich mittig in der Lösung in einem Quarzrohr befindet, bestrahlt. Die HPK 125W erreicht ihr Energiemaximum bei 365 nm, wobei sie auch bei 435, 313, 253 und 404 nm ein erhebliches Maß an Strahlung entwickelt. Das Kontinuum von 200 bis 600 nm erreicht seinen Höhepunkt bei 260 nm mit ca. 20% der im Linienspektrum gemessenen Maximalenergie. Das Reaktionsgemisch sowie die UV-Lampe werden mit Wasser gekühlt.

Nach 60 Minuten Bestrahlungszeit wird das Reaktionsgemisch abgelassen und mittels Zentrifuge (10 Min., 2000 U/Min.) getrennt. Der Niederschlag wird im Trockenschrank bei 150 °C 24 Stunden getrocknet, danach gemörsert und ausgewogen.

Bei der Herstellung der Photoelektrode geht man wie folgt vor. Eine ITO-(Indium-Zinn-Oxid-) Glasscheibe (6,5 × 3,5 × 0,3 mm) wird ca. 35 &mgr;m dick mit einer Paste aus UV-modifizierten ZnO-Netzwerk in Ethanol beschichtet, getrocknet und 60 min. lang bei 450 °C gesintert.

Diese Photoelektrode liefert in einer Halbzelle mit 1 M Kaliumbromid-Lösung gegen einen Halbzelle aus 1 M Salzsäure und eine Pt-Elektrode bei Bestrahlung mit einer Osram Ultravitalux-Lampe (300 W) Photospannungen von ca. 350 mV. Die Photoelektrode bildet dabei den Minuspol.

Als Elektrode in einer kompakten Zelle (Typ: Grätzel-Zelle) mit Kaliumiodid-Iod als Redoxmediator liefert die o.g. Photoelektrode Photospannungen von ca. 160 mV.

Im Tauchlampenreaktor werden 180 ml 0,1 molarer Natriumdihydrogenphosphat-Lösung und 180 ml 0,1 molarer Natriumhydroxid-Lösung vorgelegt.

Zur Pufferlösung werden 10, 30 bzw. 100 mg Zinkoxid aus Beispiel 3 gegeben. Die Suspension wird mit einem Magnetrührer gerührt. Nach 5 Minuten Rührzeit werden 5 ml Probe gezogen und danach 0,15 ml Tetrachlorethen in den Reaktor gegeben.

Nach dem Verkleiden mit Alufolie wird die Hochdruck-Quecksilberdampflampe, die sich mittig in einem Quarzrohr im Reaktor befindet, angeschaltet. Nach 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160 und 200 Minuten werden jeweils 5 ml Probe entnommen.

Der Chlorid-Gehalt der Proben wird ionenchromatographisch ermittelt. Die katalytische Aktivität der erfindungsgemäßen ZnO-Partikel (e) wird mit derjenigen von dem Stand der Technik entsprechenden Titandioxid (b), einem kommerziell erhältlichen Zinkoxid-basierten Katalysator (d), nichtoberflächenmodifizierten Zinkoxid-Partikeln (c) und einem Blindversuch ohne Einsatz eines Katalysators (a) verglichen.

Wie aus Tabelle 1 sowie 1 hervorgeht, erzielte das durch photochemische Modifizierung von silan-oberflächenmodifiziertem Zinkoxid erhaltene ZnO-Netzwerk eine signifikant höhere Abbaurate des Tetrachlorethens. Die hohe Oberfläche von ca. 130 m²/g und die poröse Netzwerk-Struktur wirken sich positiv auf die photokatalytische Aktivität aus.