ترسيب سونوالكهروكيميائية
الترسيب الكهروكيميائي Sono-هو تقنية التوليف ، التي تجمع بين سونوكيمياء والكيمياء الكهربائية ، لإنتاج مواد نانوية عالية الكفاءة وصديقة للبيئة. تشتهر بأنها سريعة وبسيطة وفعالة ، يسمح الترسيب الكهروكيميائي بتوليف يتم التحكم فيه بالشكل للجسيمات النانوية والمركبات النانوية.
سونو الكهربائي ترسيب الجسيمات النانوية
من أجل الترسيب الكهربائي للسونو (أيضا الترسيب الكيميائي ، أو الطلاء الكهربائي الكيميائي ، أو الترسيب الكهربائي بالموجات فوق الصوتية) بغرض توليف الجسيمات النانوية ، يتم استخدام واحد أو اثنين من المجسات فوق الصوتية (sonotrodes أو القرون) كأقطاب كهربائية. طريقة الترسيب الكهروكيميائي سونوكيميائي عالية الكفاءة وكذلك بسيطة وآمنة للعمل ، مما يسمح بتوليف الجسيمات النانوية والهياكل النانوية بكميات كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الترسيب الكهروكيميائي هو عملية مكثفة ، مما يعني أن الصوتنة تسرع عملية التحليل الكهربائي بحيث يمكن تشغيل التفاعل في ظل ظروف أكثر فعالية.
يؤدي تطبيق الموجات فوق الصوتية على المعلقات إلى زيادة عمليات نقل الكتلة بشكل كبير بسبب التدفق العياني وقوى التجويف المجهرية البينية. على الأقطاب الكهربائية بالموجات فوق الصوتية (أقطاب سونو) ، يزيل الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية والتجويف باستمرار منتجات التفاعل من سطح القطب. عن طريق إزالة أي ترسبات تخميل ، يكون سطح القطب متاحا باستمرار لتخليق الجسيمات الجديدة.
يعزز التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية تكوين جسيمات نانوية ناعمة وموحدة يتم توزيعها بشكل متجانس في المرحلة السائلة.
2x معالجات بالموجات فوق الصوتية مع مجسات, التي تعمل بمثابة أقطاب كهربائية, أي الكاثود والأنود. يعزز اهتزاز الموجات فوق الصوتية والتجويف العمليات الكهروكيميائية.
- الجسيمات النانوية
- الجسيمات النانوية ذات القشرة الأساسية
- دعم زينة الجسيمات النانوية
- الهياكل النانوية
- المركبات النانوية
- الطلاءات
الترسيب الكهروكيميائي للجسيمات النانوية
عندما يتم تطبيق مجال الموجات فوق الصوتية على المنحل بالكهرباء السائل ، فإن ظواهر التجويف بالموجات فوق الصوتية المتنوعة مثل التدفق الصوتي والنفث الدقيق ، وموجات الصدمة ، وتعزيز نقل الكتلة من / إلى القطب وتنظيف السطح (إزالة طبقات التخميل) تعزز عمليات الترسيب الكهربائي / الطلاء الكهربائي. وقد ثبت بالفعل الآثار المفيدة للصوتنة على الترسيب الكهربائي / الطلاء الكهربائي للعديد من الجسيمات النانوية ، بما في ذلك الجسيمات النانوية المعدنية ، والجسيمات النانوية أشباه الموصلات ، والجسيمات النانوية ذات القشرة الأساسية والجسيمات النانوية المخدرة.
تظهر الجسيمات النانوية المعدنية المترسبة كهربائيا مثل Cr و Cu و Fe زيادة كبيرة في الصلابة ، بينما يظهر الزنك مقاومة متزايدة للتآكل.
قام Mastai et al. (1999) بتصنيع جسيمات CdSe النانوية عبر الترسيب الكهروكيميائي الصوتي. تسمح تعديلات الترسيب الكهربائي والمعلمات فوق الصوتية المختلفة بتعديل الحجم البلوري للجسيمات النانوية CdSe من الأشعة السينية غير المتبلورة حتى 9 نانومتر (مرحلة sphalerite).
أظهر Ashassi-Sorkhabi and Bagheri (2014) مزايا التخليق الكهروكيميائي للبولي بيرول (PPy) على فولاذ St-12 في وسط حمض الأكساليك باستخدام تقنية جلفانوستاتيكية بكثافة تيار تبلغ 4 مللي أمبير / سم 2. أدى التطبيق المباشر للموجات فوق الصوتية منخفضة التردد باستخدام الموجات فوق الصوتية UP400S إلى هياكل سطحية أكثر إحكاما وأكثر تجانسا من polypyrrole. أظهرت النتائج أن مقاومة الطلاء (Rcoat) ، ومقاومة التآكل (Rcorr) ، ومقاومة Warburg للعينات المحضرة بالموجات فوق الصوتية كانت أعلى من مقاومة polypyrrole غير المركبة بالموجات فوق الصوتية. صور المجهر الإلكتروني الماسح تصور الآثار الإيجابية للموجات فوق الصوتية أثناء الترسيب الكهربائي على مورفولوجيا الجسيمات: تكشف النتائج أن التوليف الكهروكيميائي للسونو ينتج عنه طلاءات ملتصقة وسلسة بقوة من polypyrrole. بمقارنة نتائج الترسيب الكهربائي بالسونو مع الترسيب الكهربائي التقليدي ، من الواضح أن الطلاءات المحضرة بطريقة الكيمياء الكهربية تتمتع بمقاومة أعلى للتآكل. ينتج عن صوتنة الخلية الكهروكيميائية نقل كتلة محسن وتنشيط سطح قطب العمل. تساهم هذه التأثيرات بشكل كبير في توليف عالي الكفاءة وعالي الجودة من polypyrrole.
صور SEM ل (أ) PPy و (ب) طلاء بولي بيرول مترسب بالكهرباء الصوتية (PPy-US) على فولاذ St-12 (تكبير 7500×)
(دراسة وصور: © أساسي سورخابي وباقري، 2014)
يسمح الترسيب الكهربائي Sonochemical بإنتاج الجسيمات النانوية والجسيمات النانوية ذات الغلاف الأساسي والدعم المطلي بالجسيمات النانوية والمواد ذات البنية النانوية.
(صورة ودراسة: ©الإسلام وآخرون 2019)
ترسب Sonoelectrochemical للمركبات النانوية
مزيج من الموجات فوق الصوتية مع الترسيب الكهربائي هو فعال ويسمح لتوليف سهل من المركبات النانوية.
قام خاريتونوف وآخرون (2021) بتصنيع طلاء Cu-Sn-TiO2 النانوي المركب عن طريق الترسيب الكهربائي بالموجات فوق الصوتية من حمام حمض الأكساليك الذي يحتوي أيضا على 4 جم / dm3 TiO2 تحت التحريض الميكانيكي والموجات فوق الصوتية. تم إجراء العلاج بالموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية Hielscher UP200Ht بتردد 26 كيلو هرتز وطاقة 32 واط / دسم 3. أظهرت النتائج أن التحريض بالموجات فوق الصوتية يقلل من تكتل جزيئات TiO2 ويسمح بترسب المركبات النانوية الكثيفة Cu-Sn-TiO2. عند مقارنتها بالتحريض الميكانيكي التقليدي ، تتميز طلاءات Cu-Sn-TiO2 المودعة تحت صوتنة بتجانس أعلى وسطح أكثر سلاسة. في المركبات النانوية الصوتية ، تم تضمين غالبية جسيمات TiO2 في مصفوفة Cu-Sn. يؤدي إدخال التحريض بالموجات فوق الصوتية إلى تحسين التوزيع السطحي للجسيمات النانوية TiO2 ويعيق التجميع.
يتبين أن الطلاءات النانوية Cu-Sn-TiO2 التي تشكلت بواسطة الترسيب الكهربائي بمساعدة الموجات فوق الصوتية تظهر خصائص ممتازة مضادة للميكروبات ضد بكتيريا الإشريكية القولونية.
صور SEM لطلاءات Cu-Sn-TiO2 المترسبة كهروكيميائيا بكثافة تيار كاثودية تبلغ 0.5 A / dm2 و 1.0 A / dm2.
(دراسة وصور: © خاريتونوف وآخرون ، 2021)
يعمل المسبار بالموجات فوق الصوتية كقطب كهربائي. تعزز الموجات فوق الصوتية التفاعلات الكهروكيميائية مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة وزيادة الغلة ومعدلات تحويل أسرع.
تعمل الكيمياء الكهربية Sonowireless على تحسين عمليات الترسيب الكهربائي بشكل كبير.
معدات سونوكهروكيميائية عالية الأداء
Hielscher Ultrasonics لوازم معدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لسونو الكهربائي موثوق بها وفعالة / sonoelectroplating من المواد النانوية. تشتمل مجموعة المنتجات على أنظمة الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة ، وأقطاب سونو ، ومفاعلات وخلايا لتطبيق الترسيب الكهروكيميائي للسونو.
اتصل بنا! / اسألنا!
يعمل مسبار الموجات فوق الصوتية UIP2000hdT كقطب كهربائي في إعداد كهروكيميائي لتخليق الجسيمات النانوية.
الأدب / المراجع
- Dmitry S. Kharitonov, Aliaksandr A. Kasach, Denis S. Sergievich, Angelika Wrzesińska, Izabela Bobowska, Kazimierz Darowicki, Artur Zielinski, Jacek Ryl, Irina I. Kurilo (2021): Ultrasonic-assisted electrodeposition of Cu-Sn-TiO2 nanocomposite coatings with enhanced antibacterial activity. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 75, 2021.
- Ashassi-Sorkhabi, Habib; Bagheri, Robabeh (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology 2014.
- Hyde, Michael; Compton, Richard (2002): How ultrasound influence the electrodeposition of metals. Journal of Electroanalytical Chemistry 531, 2002. 19-24.
- Mastai, Y., Polsky, R., Koltypin, Y., Gedanken, A., & Hodes, G. (1999): Pulsed Sonoelectrochemical Synthesis of Cadmium Selenide Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 121(43), 1999. 10047–10052.
- Josiel Martins Costa, Ambrósio Florêncio de Almeida Neto (2020): Ultrasound-assisted electrodeposition and synthesis of alloys and composite materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 68, 2020.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.