Sonoelektrokimyəvi çökmə

Sonoelektrokimyəvi çökmə nanomaterialların yüksək səmərəli və ətraf mühitə uyğun istehsalı üçün sonokimya və elektrokimyanı birləşdirən sintez üsuludur. Sürətli, sadə və effektiv sonoelektrokimyəvi çökmə kimi tanınan nanohissəciklərin və nanokompozitlərin forma ilə idarə olunan sintezinə imkan verir.

Nanohissəciklərin Sono-elektrodepozisiyası

Nanohissəciklərin sintezi məqsədi ilə sonoelektrodepozisiya (həmçinin sonoeletrokimyəvi çökmə, sonokimyəvi elektrokaplama və ya sonokimyəvi elektroçökmə) üçün elektrodlar kimi bir və ya iki ultrasəs zondları (sonotrotlar və ya buynuzlar) istifadə olunur. Sonoelektrokimyəvi çökdürmə üsulu yüksək səmərəli olmaqla yanaşı, sadə və təhlükəsizdir ki, bu da nanohissəcikləri və nanostrukturları böyük miqdarda sintez etməyə imkan verir. Bundan əlavə, sonoelektrokimyəvi çökmə intensivləşdirilmiş bir prosesdir, yəni sonikasiya elektroliz prosesini sürətləndirir ki, reaksiya daha effektiv şəraitdə aparılsın.
Süspansiyonlara güc ultrasəsinin tətbiqi, makroskopik axın və mikroskopik interfasial kavitasiya qüvvələri səbəbindən kütlə ötürmə proseslərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Ultrasəs elektrodlarında (sono-elektrodlar), ultrasəs vibrasiya və kavitasiya davamlı olaraq elektrod səthindən reaksiya məhsullarını çıxarır. Hər hansı passivləşdirici çöküntüləri aradan qaldıraraq, elektrod səthi yeni hissəcik sintezi üçün davamlı olaraq mövcuddur.
Ultrasəs nəticəsində yaranan kavitasiya maye fazada homogen şəkildə paylanmış hamar və vahid nanohissəciklərin əmələ gəlməsinə kömək edir.

Nanohissəciklərin sonoelektrokimyəvi çökməsi

Maye elektrolitə ultrasəs sahəsi tətbiq edildikdə, akustik axın və mikro reaktivasiya, şok dalğaları, elektroddan/elektroddan kütlə ötürülməsinin gücləndirilməsi və səthin təmizlənməsi (pasifləşdirici təbəqələrin çıxarılması) kimi müxtəlif ultrasəs kavitasiya hadisələri elektrodepozisiya / elektrokavitasiya proseslərini təşviq edir. . Sonikasiyanın elektrodepozisiya / elektrokaplama üzərində faydalı təsiri artıq metal nanohissəciklər, yarımkeçirici nanohissəciklər, nüvəli nanohissəciklər və qatqılı nanohissəciklər də daxil olmaqla çoxsaylı nanohissəciklər üçün nümayiş etdirilmişdir.
Cr, Cu və Fe kimi sonokimyəvi şəkildə elektrodepozit edilmiş metalik nanohissəciklər sərtlikdə əhəmiyyətli artım göstərir, Zn isə artan korroziya müqaviməti göstərir.
Mastai və b. (1999) sonoelektrokimyəvi çökmə yolu ilə CdSe nanohissəciklərini sintez etdi. Müxtəlif elektrodepozisiya və ultrasəs parametrlərinin tənzimlənməsi CdSe nanohissəciklərinin kristal ölçüsünü rentgen amorfundan 9 nm-ə qədər (sfalerit fazası) dəyişməyə imkan verir.

Ashassi-Sorkhabi və Bagheri (2014) 4 mA/sm2 cərəyan sıxlığı ilə qalvanostatik texnikadan istifadə edərək, oksalat turşusu mühitində St-12 poladda polipirolun (PPy) sono-elektrokimyəvi sintezinin üstünlüklərini nümayiş etdirdilər. Ultrasonikator UP400S istifadə edərək aşağı tezlikli ultrasəsin birbaşa tətbiqi polipirolun daha yığcam və daha homojen səth strukturlarına səbəb oldu. Nəticələr ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış nümunələrin örtük müqaviməti (Rcoat), korroziyaya davamlılığı (Rcorr) və Warburq müqavimətinin ultrasəslə sintez olunmayan polipiroldan daha yüksək olduğunu göstərdi. Elektron mikroskopiyasının görüntüləri elektrodepozisiya zamanı ultrasəsləşmənin hissəciklərin morfologiyasına müsbət təsirini göstərdi: Nəticələr göstərir ki, sonoelektrokimyəvi sintez polipirolun güclü yapışan və hamar örtüklərini verir. Sonoelektroçökmənin nəticələrini adi elektroçökmə ilə müqayisə etdikdə aydın olur ki, sonoelektrokimya üsulu ilə hazırlanan örtüklər daha yüksək korroziyaya davamlıdır. Elektrokimyəvi hüceyrənin sonikasiyası kütləvi ötürülmənin artmasına və işləyən elektrodun səthinin aktivləşməsinə səbəb olur. Bu təsirlər polipirolun yüksək effektiv, yüksək keyfiyyətli sintezinə əhəmiyyətli dərəcədə kömək edir.

(a) PPy və (b) St-12 polad üzərində sonoelektrokimyəvi çökdürülmüş polipirol (PPy-US) örtüklərinin SEM şəkilləri (7500 × böyüdülmə)
(tədqiqat və şəkillər: © Ashassi-Sorkhabi and Bagheri, 2014)

Nanokompozitlərin sonoelektrokimyəvi çökməsi

Ultrasonikasiyanın elektrodepozisiya ilə birləşməsi effektivdir və nanokompozitlərin asan sintezinə imkan verir.
Kharitonov və b. (2021) mexaniki və ultrasəs çalkalama altında əlavə olaraq 4 q/dm3 TiO2 ehtiva edən oksalat turşusu vannasından sonokimyəvi elektroçökmə yolu ilə nanokompozit Cu–Sn–TiO2 örtüklərini sintez etmişdir. Ultrasəs müalicəsi Hielscher ultrasəs cihazı UP200Ht ilə 26 kHz tezlikdə və 32 Vt/dm3 gücdə aparılmışdır. Nəticələr göstərdi ki, ultrasəs həyəcanı TiO2 hissəciklərinin yığılmasını azaldır və sıx Cu-Sn-TiO2 nanokompozitlərinin çökməsinə imkan verir. Adi mexaniki qarışdırma ilə müqayisədə, sonikasiya altında yığılan Cu-Sn-TiO2 örtükləri daha yüksək homojenlik və daha hamar səth ilə xarakterizə olunur. Sonikləşdirilmiş nanokompozitlərdə TiO2 hissəciklərinin əksəriyyəti Cu-Sn matrisinə daxil edilmişdir. Ultrasəs ajitasiyasının tətbiqi TiO2 nanohissəciklərinin səth paylanmasını yaxşılaşdırır və aqreqasiyaya mane olur.
Göstərilmişdir ki, ultrasəs köməyi ilə elektrodepozisiya nəticəsində əmələ gələn nanokompozit Cu–Sn–TiO2 örtükləri E. coli bakteriyalarına qarşı əla antimikrobiyal xüsusiyyətlər nümayiş etdirir.

0,5 A/dm2 və 1,0 A/dm2 katodik cərəyan sıxlığında sono-elektrokimyəvi çökdürülmüş Cu–Sn–TiO2 örtüklərinin SEM şəkilləri.
(tədqiqat və şəkillər: © Kharitonov et al., 2021)

Yüksək Performanslı Sonoelektrokimyəvi Avadanlıq

Hielscher Ultrasonics, nanomaterialların etibarlı və səmərəli sono-elektrodepozisiya / sonoelektroplama üçün yüksək performanslı ultrasəs avadanlıqları təmin edir. Məhsul çeşidinə yüksək güclü ultrasəs sistemləri, sono-elektrodlar, reaktorlar və sono-elektrokimyəvi çökmə tətbiqiniz üçün hüceyrələr daxildir.