Hielscher Ultrasəs Texnologiyası

Sol-Gel prosesləri barədə Sonochemical təsiri

giriş

ULTRAFINE nano ölçülü hissəciklər və sferik formalı hissəciklər, nazik film örtüklər, liflər, məsaməli və sıx materialları, eləcə də son dərəcə məsaməli aerogels və xerogels yüksək performans materialların inkişafı və istehsalı üçün yüksək potensial aşqarlar var. məsələn, o cümlədən Advanced materialları, keramika, yüksək məsaməli, ultralight aerogels və üzvi-qeyri-üzvi hibridləri sol-gel üsulu ilə bir maye kolloid suspensions və ya polimer sintez edilə bilər. yaradılan sol hissəciklər nanometrlik ölçüsü üçündür bəri material, unikal xüsusiyyətləri göstərir. Beləliklə, sol-gel proses Nanokimya hissəsidir.
Aşağıda, ultrasonically yardım sol-gel marşrutlarla nano ölçülü materialların sintezi nəzərdən keçirilir.

Sol-Gel prosesi

Sol-gel və müvafiq emal aşağıdakı addımlar daxildir:

  1. (Filmlərin halda) bir kif və ya substrat üzərində sol jelatinləşdirmə, və ya hopdurulmuş toz ikinci sol edilməsi və onun jelatinləşdirmə, və ya qeyri-gel marşrutları ilə bədənə toz formalaşmasında, sol edilməsi və ya toz durulducu;
  2. qurutma;
  3. atəş və sinter. [1994 Rabinovich]
Sol-gel proseslər metal oksidləri və ya hibrid polimer gel hazırlanması üçün nəm-kimya marşrutları

Cədvəl 1: Sol-Gel sintezi addımlar və aşağı proseslər

Power ultrasəs sonochemical reaksiyalar (Böyütmək üçün) təbliğ

Ultrasonik şüşə reaktor Sonokimiya

İnformasiya tələbi




Bizimlə əlaqə saxlayın Gizlilik Siyasəti.


Sol-gel proseslər metal oksidləri və ya hibrid polimer inteqrasiya şəbəkə (qondarma gel) hazırlanması üçün sintezi yaş-kimyəvi texnika var. prekursorların kimi metal xloridlər və metal alkoxides kimi üzvi metal birləşmələr kimi çox qeyri-üzvi metal duzları istifadə olunur. sol – prekursorların bir dayandırılması ibarət – maye və bərk mərhələsində, həm də ibarət olan bir gel kimi diphasic sisteminə çevirir. bir sol-gel zamanı baş verən kimyəvi reaksiyalar hidroliz, poli-kondensasiya və jelatinləşdirmə var.
hidroliz və poli-kondensasiya zamanı həlledici dağıldı nanohissəciklərin ibarətdir bir kolloid (sol), formalaşır. mövcud sol mərhələsi gel üçün çevirir.
nəticəsində gel-faza ölçüsü və formalaşması davamlı zəncirvari kimi polimerlər üçün diskret kolloid hissəciklər çox fərqli ola bilər hissəciklər təşkil edir. forma və ölçüsü kimyəvi şəraitindən asılıdır. SiO haqqında müşahidələr2 alcogels ümumiyyətlə nəticəyə gəlmək olar ki, daha yığcam və yüksək budaqlı var monomer-qruplar toplama formalaşmış diskret növ baza-catalyzed sol nəticələri. Onlar çökmə və çəkisi qüvvələrinin təsir edir.
Acid-catalyzed Sols material ərzində olduqca formasını görünür çox gözəl macrostructure göstərən yüksək qarışıq polimer zəncirlər və çox kiçik məsamələri əldə. aşağı sıxlıqlı polimer daha açıq davamlı şəbəkəsinin formalaşması 2 və 3 ölçülü yüksək performans şüşə və şüşə / keramika komponentləri formalaşmasında fiziki xassələri ilə bağlı müəyyən üstünlükləri nümayiş etdirir. [Sakka et al. 1982]
spin-örtüklü və ya daha emal addımlar, bu nazik film və ya bir kif daxil sol tökmə palto substratı mümkün olur dip-örtülməsi, qondarma yaş gel yaratmaq. əlavə qurutma və istilik sonra sıx material əldə ediləcək.
aşağı prosesinin daha da addımlar əldə gel daha emal edilə bilər. yağış, sprey piroliz, və ya emulsiya texnika, ULTRAFINE və vahid toz Via yaradıla bilər. Və ya yüksək məsaməliliyi və son dərəcə aşağı sıxlığı ilə xarakterizə olunur qondarma aerogels, sulu gel maye mərhələsi hasilatı ilə yaradıla bilər. Buna görə də, adətən superkritik şərait tələb olunur.
Ultrasonication nano-materialların sol-gel sintezini artırmaq üçün bir sübut texnikadır. (Böyütmək üçün)

Cədvəl 2:. Mesoporous TiO2 [Yu et al, Chem ultrasəs sol-gel sintez. Commun. 2003 2078]

High Power Ultrason

Yüksək güc, aşağı tezlikli ultrasəs kimyəvi prosesləri üçün yüksək potensial təklif edir. sıx ultrasəs dalğaları maye orta daxil zaman, tezlik asılı olaraq dərəcələri baş yüksək təzyiq və aşağı təzyiqli dövründən alternativ. Aşağı tezlikli dövründən orta seyrəkləndirmə demək isə yüksək təzyiq dövründən sıxılma deməkdir. aşağı təzyiqli (seyrəkləndirmə) dövrü ərzində, yüksək enerji ultrasəs maye kiçik vakuum Bubbles yaradır. Bu vakuum Bubbles bir neçə dövründən artıq bitir.
Buna görə ultrasəs intensivliyi, maye compresses və müxtəlif dərəcə uzanır. bu o deməkdir çuxurluq Bubbles iki yolla davranmaq bilər. ~ 1-3Wcm aşağı ultrasəs intensities da-2, Boşlama Bubbles çox akustik dövründən bəzi tarazlıq ölçüsü haqqında yellənmək. Bu fenomen stabil boşlama isimlendirilmektedir. ≤10Wcm (yüksək ultrasəs intensities da-2) Cavitational Bubbles bubble daha çox enerji udmaq bilməz sıxılma bir nöqtədə ən azı iki dəfə ilkin ölçüsü və dağılması radius bir neçə akustik dövründən ərzində formalaşır. Bu keçid və ya inertial boşlama isimlendirilmektedir. bubble implosion zamanı yerli deyilən isti ləkələr meydana ekstremal şəraitdə xüsusiyyət olan: süqutu, yerli çox yüksək temperaturda (. təqribən 5,000K) və təzyiqlərə zamanı (. təqribən 2,000atm) əldə edilir. boşlama bubble implosion də çox yüksək kəsmək qüvvələri hərəkət qədər üslubunda 280 metr / s sürət maye təyyarəsi, ilə nəticələnir. [Suslick 1998 / Santos et al. 2009]

Sono-ormosil

Sonication polimerlərin sintezi üçün səmərəli vasitədir. ultrasəs polis və deagglomeration zamanı uzatmaq və qeyri-təsadüfi prosesində molekulyar zəncirlər qırmaq caviational kəsmək qüvvələr, bir molekulyar çəki və poli-hissəciklərin dispersliyi azalması ilə nəticələnəcək. Bundan əlavə, multi-faza sistemi çox səmərəli dağılanemulsiyaya, Belə ki, çox gözəl qarışıqları təmin olunur. Bu ultrasəs şərti qımzanma üzərində polimerləşmə dərəcəsi artırır və aşağı polydispersities ali molekulyar çəki ilə nəticələnən deməkdir.
Sıla sol-gel zamanı gel-gələn silisium əlavə zaman Ormosils (üzvi redaktə silikat) əldə edilir. məhsul təkmilləşdirilmiş mexaniki xassələri ilə bir molekulyar miqyaslı mürəkkəb deyil. Sono-Ormosils klassik gel eləcə də təkmilləşdirilmiş istilik sabitlik daha yüksək sıxlığı ilə xarakterizə olunur. Bir şərh Buna görə də polimerləşmə artıb dərəcə ola bilər. [Rosa-Fox et al. 2002]

Güclü ultrasəs qüvvələr çıxarılması üçün tanınmış və etibarlı texnika var (Böyütmək üçün)

Ultrasonik çuxurluq maye

Misket TiO2 Ultrasonik Sol-Gel sintezi vasitəsilə

Misket TiO2 Widley elektronika, sensor texnologiya və ətraf mühitin bərpası photocatalyst habelə istifadə olunur. optimize materialları xassələri, bu Tio istehsal məqsədi2 yüksək crystallinity və böyük səthinin sahəsi ilə. ultrasəs yardım sol-gel marşrut üstünlüyə malikdir ki, TiO daxili və extrinsic xassələri2Belə hissəcik ölçüsü, səthinin sahəsi, məsamə həcmi, məsamə diametri, crystallinity eləcə də anatase, rutile və brookite faza əmsalları kimi parametrləri nəzarət təsir edə bilər.
Milani et al. (2011) TiO sintezini nümayiş etdirdi2 anatase nanohissəciklərin. Buna görə də, sol-gel proses TiCl tətbiq edilmişdir4 xəbərçisi və həm yolları və ultrasonication olmadan müqayisə edilmişdir. nəticələri ultrasəs şüalanma sol-gel üsulu ilə edilən həlli bütün komponentləri bir monoton təsir və həll böyük nanometrik kolloidlərin boş links breaking səbəb olduğunu göstərir. Belə ki, kiçik nanohissəciklərin yaradılmışdır. yerli meydana gələn yüksək təzyiq və temperatur uzun polimer zəncirlər, eləcə də böyük kolloid kütlələri formalaşır olan kiçik hissəciklər, məcburi zəif links bondings pozub. həm TiO müqayisəsi2 nümunələri, iştirakı və ultrasəs şüalanma olmadıqda, aşağıdakı SEM images (Pic. 2) göstərilir.

Ultrasəs sol-gel sintezi zamanı gelatinization prosesi kömək edir. (Böyütmək üçün)

Pic. 2: 24 saat bir 1h və gelatinization dəfə 400 degC da susuzlaşdırılmış TiO2 pwder SEM images: (a) iştirakı və (b) ultrasəs olmadıqda. [Milani et al. 2011]

Bundan başqa, kimyəvi reaksiyalar məsələn daxildir sonochemical təsiri, fayda bilər kimya istiqrazlar, kimya reaksiya və ya molekulyar deqradasiyası əhəmiyyətli genişləndirilməsi qırılması.

Sono-Gel

ilə sono-katalitik yardım sol-gel reaksiyalar, ultrasəs prekursorların tətbiq edilir. yeni xüsusiyyətləri ilə nəticələnən materialları sonogels kimi tanınır. Due ultrasəs ilə birlikdə əlavə həlledici olmaması çuxurluq, Sol-gel reaksiyalar üçün unikal mühit nəticəsində gel xüsusi xüsusiyyətləri formalaşması üçün imkan verir ki, yaradılmışdır: yüksək sıxlığı, incə toxuması, homogen strukturu və s. Bu xassələri sonrakı emal və son material quruluşu sonogels təkamül müəyyən . [Blanco et al. 1999]
Suslick və Qiymət (1999) göstərir ki, Si ultrasəs şüalanma (OC2H5)4 turşu katalizator ilə su bir silisium "sonogel" istehsal edir. OC (Si olan silisium gel şərti hazırlanması2H5)4, Etanol çox co-solvent istifadə səbəbindən Si qeyri-solubility bir (OC edir2H5)4 su. Belə həlledicilər istifadə onlar qurutma addım zamanı krekinq səbəb ola bilər kimi tez-tez problemlidir. Ultrasonication belə etanol kimi uçucu co-həlledicilər yol verilə bilər ki, yüksək səmərəli qarışdırma təmin edir. Bu şərti istehsal gel daha yüksək sıxlığı ilə xarakterizə bir silisium sono-gel ilə nəticələnir. [Suslick et al. 1999 319f.]
Adi aerogels böyük boş məsamələri ilə aşağı sıxlığı matrix ibarətdir. sonogels, əksinə, finer məsamə və məsamələri olduqca sahəsində formalı, hamar səth ilə. yüksək bucaq bölgədə 4-dən böyük yamaclarında məsamə-matrix sərhədləri [Rosa-Fox et al mühüm elektron sıxlığı dəyişməsi göstərir. 1990].
toz nümunələri səthinin images istifadə ultrasəs dalğaları hissəciklər orta ölçüsü daha homojenliği nəticələndi və kiçik hissəciklər ilə nəticələnən aydın göstərir. Due sonication üçün, orta hissəcik ölçüsü təqribən azalıb. 3 nm. [Milani et al. 2011]
ultrasəs müsbət təsirləri müxtəlif araşdırmalar sübut edir. Məsələn, Neppolian et al hesabat. onların iş mesoporous nano ölçülü TiO2 hissəciklərin fotokatalitik xassələri modifikasiyası və təkmilləşdirilməsi əhəmiyyəti və ultrasonication üstünlükləri. [Neppolian et al. 2008]

ultrasəs sol-gel reaksiya vasitəsilə nanocoating

Nanocoating bir nano-miqyaslı qat və ya bir nano ölçülü müəssisənin əhatə maddi əhatə deməkdir. Beləliklə encapsulated və ya core-shell strukturları əldə edilir. Belə nano kompozitlərin görə birləşdirilmiş xüsusi xüsusiyyətləri və / və ya komponentlərinin quruluşlanması təsiri fiziki və kimyəvi yüksək performans xüsusiyyətləri edir.
Nümunəvi olaraq indium kalay oksidi (İTO) hissəciklərinin örtük proseduru nümayiş olunacaq. İto hissəcikləri Chen (2009) adlı bir araşdırmada göstərildiyi kimi, iki mərhələli bir proseslə silis ilə örtülmüşdür. İlk kimyəvi addımda, indium qalay oksid toz bir aminosilan səthi müalicəsinə məruz qalır. İkinci addım ultrasonikasiya altında silisium örtükdür. Sonication və onun təsiri üçün xüsusi bir nümunə vermək üçün Chenin işində təqdim olunan proses addımı aşağıda verilmişdir:
Bu addım üçün tipik bir proses belədir: 10g GPTS hidroklorik turşusu (HCl) ilə acidified (20 ml) (pH = 1.5) 20g su ilə yavaş qarışdırılır. Daha sonra yuxarıda göstərilən aminosilanın təmizlənmiş tozunun 4 g 100 ml şüşə şüşə içərisində olan qarışığa əlavə olundu. Şüşə daha sonra 60W və ya daha yüksək olan çıxış gücüylə davamlı ultrasəs radiasiya üçün sonicator probuna yerləşdirildi.
Sol-gel reaksiya səbəbiylə GLYMO geniş hidroliz (3 (2,3-Epoxypropoxy) propyltrimethoxysilane) sonra spirt azad, ağ köpük istehsal edilmişdir sonra təxminən 2-3min ultrasəs şüalanma sonra başlandı. Sonication həll bir neçə saat hərəkətə edilib, sonra 20min üçün tətbiq olundu. proses başa sonra, hissəciklər centrifuging tərəfindən toplanmış və su sonra da xarakteristikası üçün qurudulmuş və ya su və ya üzvi həlledicilər dağıldı saxlanılır ilə dəfələrlə yuyulur edilmişdir. [Chen 2009, p.217]

nəticə

sol-gel proseslərə ultrasəs tətbiq daha yaxşı qarışdırma və zərrəciklərinin deagglomeration gətirib çıxarır. Bu kiçik hissəciklər ölçüsü, sferik, aşağı ölçülü hissəcik forma və inkişaf etmiş morfologiya ilə nəticələnir. Qondarma sono-gel onların sıxlığı və gözəl, homogen strukturu ilə xarakterizə olunur. Bu xüsusiyyətlər səbəbindən sol formalaşması zamanı həlledici istifadə aradan qaldırılması üçün yaradılmışdır, həm də və əsasən, çünki ultrasəs induksiya Reticulation ilkin cross-bağlı dövlət. qurutma prosesi sonra, yaranan sonogels bir xüsusi strukturu təqdim lifli var ultrasəs tətbiq etmədən əldə həmkarları fərqli olaraq. [Esquivias et al. 2004]
Bu gərgin ultrasəs istifadə sol-gel proseslər unikal materialların dərzilik üçün imkan verir ki, nümayiş etdirilib. Bu yüksək enerji ultrasəs kimya və materiallar "tədqiqat və inkişaf üçün güclü bir alət edir.

Daha çox məlumat üçün xahiş edirik

Sizin emal tələblər haqqında bizə danışmaq. Biz sizin layihə üçün ən uyğun quraşdırma və emal parametrləri tövsiyə edəcəkdir.





Xahiş edirik unutmayın Gizlilik Siyasəti.


UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

nasos və keçirilməsi tank ilə 1kW ultrasəs resirkulyasiya quraşdırma inkişaf etmiş emal üçün imkan verir

Ədəbiyyat / Referanslar

  • White, E. Esquivias, L. Litrán, R. Pinero, M. Ramirez-del-Solar, M. Rosa_Fox, N. (1999): Sonogels və əldə materialları. Appl. Organometallic. Chem. 13, 1999 s. 399-418.
  • Chen, Q .; Boothroyd, C .; Mcintosh Soutar, A .; Zeng, X. T. (2010): ultrasəs istifadə kommersiya TiO2 nanopowder on Sol-gel nanocoating. J. Sol-Gel Sci. Technol. 53, 2010 s. 115-120.
  • Chen, Q. (2009): sonogel prosesi nanohissəciklərin Silisium örtük. SIMTech 10/4, 2009 s. 216-220.
  • Esquivias, L .; Rosa-Fox, N. de la; Bejarano, M .; Mosquera, M. J. (2004): Hybrid Colloid-Polymer Xerogels strukturu. Langmuir 20/2004. pp. 3416-3423.
  • Karami, A. (2010): Sol-Gel metodu və Photocatalyst kimi istifadə ilə TiO2 Nano Pudra sintezi. J. İran. Chem. Soc. 7, 2010 s. 154-160.
  • Li, X .; Chen, L .; Li, B .; Li. L. (2005): Sol-Gel üsulu ilə Ultrasonic sahəsində Zirconia Nanopowders hazırlanması. Trans Tech Pub. 2005.
  • Neppolian, B .; Wang, Q .; Jung, H .; Choi, H. (2008): xarakteristikası, xassələri və 4-chlorophenol qaldırılması tətbiqi: TiO2 nano-hissəciklərin hazırlanması sol-gel metodu Ultrasonik dəstəkli. Ultrason. Sonochem. 15 2008-ci il s. 649-658.
  • Pierre, A. C .; Rigacci, A. (2011): SiO2 Aerogels. In: M.A. Aegerter et al. (Red.): Aerogels Handbook, Sol-Gel gələn Materials və Texnologiyaları avanslar. Springer Elm + Biznes: New York, 2011 səh 21-45..
  • Rabinovich, E. M. (1994): Sol-Gel Processing - General prinsipləri. In: L. C. Klein (Ed.) Sol-Gel Optika: Emalı və Applications. Kluwer Academic Publishers: Boston, 1994. səh 1-37..
  • Rosa-Fox, N. de la; Pinero, M .; Esquivias, L. (2002): Sonogels olan Üzvi-Qeyri-üzvi Hybrid materialları. 2002.
  • Rosa-Fox, N. de la; Esquivias, L. (1990) silisium sonogels struktur Araşdırmalar. J. Qeyri-Cryst. Bərk 121, 1990-cı səh. 211-215.
  • Şakka, S .; Kamya (1982) K.: Sol-Gel keçid: Glass Fibers formalaşması & Thin Films. J. Qeyri-Crystalline bərk 38, 1982-ci səh. 31.
  • Santos, H. M .; Lodeiro, C .; Martínez, J.-L. (2009): Ultrason Power. In: J.-L. Kimya Ultrasound: Martínez (ed.) Analitik Proqramlar. Wiley-VCH: Weinheim, 2009. səh 1-16..
  • Şahruz, N .; Hossain, M. M. (2011): Sol-Gel metodu istifadə TiO2 Photocatalyst Nanohissəciklər hazırlanması sintezi və ölçüsü nəzarət. Dünya Appl. Sci. J. 12, 2011 s. 1981-1986.
  • Suslick, K. S .; Qiymət G. J. (1999): Materiallar Chemistry Ultrason Applications. Annu. Rev Mater. Sci. 29, 1999-cu ildə səh. 295-326.
  • Suslick, K. S. (1998): Sonochemistry. In: Kimya Texnologiya Vol Kirk-Othmer daxildir Ensiklopediyası. 26, 4-ci. J. Wiley & Sons: New York, 1998 səh 517-541..
  • Verma, L. Y .; Singh, M. P .; Singh, R. K. (2012): hazırlanması və Ionogels of Properties Ultrasəs şüalandırma üsulu təsiri. J. Nanomat. 2012.
  • Zhang, L.-Z .; Yu, J .; Yu, J. C. (2002): Bir bicrystalline çərçivəsində yüksək Fotoaktiv mesoporous titan dioksid Direct Sonochemical hazırlanması. Elektrokimyəvi Cəmiyyətinin 2002 201st Yığıncağı Abstracts.
  • https://www.hielscher.com/sonochem