Соно-електрохимичен синтез на наночастици
Ултразвуковият електрохимичен синтез на наночастици е високоефикасен и рентабилен начин за производство на висококачествени наночастици в голям мащаб. Соно-електрохимичният синтез, известен още като соноелектроотлагане, позволява да се получат наноструктури от различни материали и форми.
Соноелектрохимичен синтез и соноелектроотлагане на наночастици
Соноелектрохимичният синтез или соноелектроотлагането е техника, използвана за получаване на метални наночастици, като се прилага ултразвук с висока мощност по време на процеса на електроотлагане, за да се насърчи преносът на маса на растящи наночастици върху повърхността на катода и околния разтвор.
За соноелектрохимичен синтез или соноелектроотлагане на наночастици, ефектите на сонохимията се комбинират с процеса на електроотлагане. Соноелектрохимичните ефекти на мощните ултразвукови вълни и произтичащата от това акустична кавитация върху химичните реакции се причиняват от много високи температури, налягания и съответните им диференциали, които се развиват в и около колабиращите се кавитационни мехурчета. Чрез комбиниране на сонохимия с електрохимия, соноелектрохимията предлага комбинирани ефекти като подобряване на преноса на маса, повърхностно почистване на повърхностите на електрода, дегазиране на разтвора, както и повишени скорости на реакцията. Като цяло, соноелектрохимичният синтез на наночастици (соноелектроотлагане) се отличава с висок добив на висококачествени наночастици, които могат да бъдат произведени при меки условия в бърз и рентабилен процес. Параметрите на процеса на соноелектрохимията и соноелектроотлагането позволяват да се повлияе на размера и морфологията на частиците.
Прочетете повече за соноелектрохимичното отлагане на наночастици и наноструктурирани материали!
- Висока ефективност
- Приложимо за много материали и конструкции
- бърз процес
- Процес "Една тенджера"
- Леки условия
- Евтин
- Безопасен и лесен за работа
Как работи соноелектрохимичният синтез / соноелектроотлагането?
Основната настройка на система за соноелектроотлагане за соноелектрохимичен синтез на наночастици е доста проста. Единствената разлика между настройката за соноелектроотлагане и настройката за електроотлагане е фактът, че за електрода(ите) на системата за соноелектроотлагане се използват ултразвукови сонди. Ултразвуковата сонда функционира като работен електрод за синтез на метални наночастици. Един от основните движещи ефекти на ултразвука при соноелектроотлагане е увеличеният пренос на маса между електрода (катод и/или анод) и околния разтвор.
Тъй като параметрите на процеса на соноелектрохимичен синтез и соноелектроотлагане могат да бъдат прецизно контролирани и регулирани, могат да се синтезират наночастици с контролиран размер и форма. Соноелектрохимичният синтетизъм и соноелектроотлагането са приложими за широк спектър от метални наночастици и наноструктурирани комплекси.
Предимствата на соноелектрохимичния синтез на наночастици
Изследователската група на NTNU на проф. Ислам и проф. Полет обобщават в своята изследователска статия (2019 г.) основните предимства на соноелектрохимичното производство на наночастици, както следва: "(i) голямо подобрение на масовия транспорт в близост до електрода, като по този начин се променя скоростта, а понякога и механизмът на електрохимичните реакции, (ii) модификация на повърхностната морфология чрез кавитационни струи на границата електрод-електролит, обикновено причинява увеличаване на повърхността и (iii) изтъняване на дебелината на дифузионния слой на електрода и следователно изчерпване на йоните." (Islam et al. 2019)
- метални наночастици
- сплави и полупроводникови нанопрахове
- полимерни наночастици
- нанокомпозити
като
- медни (Cu) наночастици (NP)
- магнетит (Fe3O4) НП
- НЧ от волфрамов-кобалтова (W-Co) сплав
- цинкови (Zn) нанокомплекси
- златни (Au) нанопръчици
- феромагнитен Fe45Пт55 НП
- квантови точки (QD) кадмиев телурид (CdTe)
- оловни телуридни (PbTe) нанопръти
- фулереноподобен молибден дисулфид (MoS2)
- полианилинови (PA) наночастици
- поли(N-метиланилин) (PNMA) проводящ полимер
- полипирол/многостенни въглеродни нанотръби (MWCNT)/хитозани нанокомпозити
Сондите на ултразвуковите процесори UIP2000hdT (2000 вата, 20kHz) действат като електроди за соноелектроотлагане на наночастици
Високоефективни електрохимични сонди и реактори
Hielscher Ultrasonics е вашият дългогодишен опитен партньор за високоефективни ултразвукови системи в сонохимията и соноелектрохимията. Ние произвеждаме и разпространяваме най-съвременни ултразвукови сонди и реактори, които се използват по целия свят за тежки приложения в взискателни среди. За соноелектрохимия и соноелектроотлагане Hielscher е разработил специални ултразвукови сонди, реактори и изолатори. Ултразвуковите сонди действат като катод и/или анод, докато ултразвуковите клетки на реактора осигуряват оптимални условия за електрохимични реакции. Предлагат се ултразвукови електроди и клетки както за галванични/волтаични, така и за електролитни системи.
Прецизно контролирани амплитуди за оптимални резултати
Всички ултразвукови процесори на Hielscher са прецизно управляеми и по този начин надеждни работни коне в R&D и производство. Амплитудата е един от ключовите параметри на процеса, които влияят върху ефективността и ефективността на сонохично и сономеханично индуцираните реакции. Всички ултразвукови уреди на Hielscher’ Процесорите позволяват прецизна настройка на амплитудата. Индустриалните ултразвукови процесори на Hielscher могат да осигурят много високи амплитуди и да осигурят необходимия ултразвуков интензитет за взискателни соно-електрохамични приложения. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7.
Прецизните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да повлияете прецизно на соноелектрохимичната реакция. По време на всяко пускане на ултразвук всички ултразвукови параметри се записват автоматично на вградена SD-карта, така че всяко пускане може да бъде оценено и контролирано. Оптимална ултразвук за най-ефективните соноелектрохимични реакции!
Цялото оборудване е създадено за използване 24/7/365 при пълно натоварване и неговата здравина и надеждност го правят работен кон във вашия електрохимичен процес. Това прави ултразвуковото оборудване на Hielscher надежден работен инструмент, който отговаря на вашите изисквания за соноелектрохимичен процес.
Най-високо качество – Проектиран и произведен в Германия
Като семеен и семеен бизнес, Hielscher дава приоритет на най-високите стандарти за качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови апарати са проектирани, произведени и щателно тествани в централата ни в Телтов близо до Берлин, Германия. Здравината и надеждността на ултразвуковото оборудване на Hielscher го правят работен кон във вашето производство. Работата 24/7 при пълно натоварване и в взискателни среди е естествена характеристика на високопроизводителните ултразвукови сонди и реактори на Hielscher.
Свържете се с нас сега и ни кажете за вашите изисквания за електрохимичен процес! Ще ви препоръчаме най-подходящите ултразвукови електроди и настройка на реактора!
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Сондата на ултразвуковия апарат UIP2000hdT действа като електрод в соноелектрохимична настройка за синтез на наночастици.
Литература / Препратки
- Cabrera L., Gutiérrez S., Herrasti P., Reyman D. (2010): Sonoelectrochemical synthesis of magnetite. Physics Procedia 3, 2010. 89-94.
- Md Hujjatul Islam, Michael T.Y. Paul, Odne S. Burheim, Bruno G.Pollet (2019): Recent developments in the sonoelectrochemical synthesis of nanomaterials. Ultrasonics Sonochemistry Volume 59, December 2019, 104711.
- Yurdal K.; Karahan İ.H. (2017): A Cyclic Voltammetry Study on Electrodeposition of Cu-Zn Alloy Films: Effect of Ultrasonication Time. Acta Physica Polonica Vol 132, 2017. 1087-1090.
- Mason, T.; Sáez Bernal, V. (2012): An Introduction to Sonoelectrochemistry In: Power Ultrasound in Electrochemistry: From Versatile Laboratory Tool to Engineering Solution. First Edition. Edited by Bruno G. Pollet. 2012 John Wiley & Sons, Ltd.
- Haas, I.: Gedanken A. (2008): Synthesis of metallic magnesium nanoparticles by sonoelectrochemistry. Chemical Communications 15(15), 2008. 1795-1798.
- Ashassi-Sorkhabi, H.; Bagheri R. (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology Vol. 33, Issue 3; 2014.
- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
- Md H. Islam; Odne S. Burheim; Bruno G.Pollet (2019): Sonochemical and sonoelectrochemical production of hydrogen. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 51, March 2019. 533-555.
- Jayaraman Theerthagiri; Jagannathan Madhavan; Seung Jun Lee; Myong Yong Choi; Muthupandian Ashokkumar; Bruno G. Pollet (2020): Sonoelectrochemistry for energy and environmental applications. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 63, 2020.
- Bruno G. Pollet (2019): Does power ultrasound affect heterogeneous electron transfer kinetics? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 6-12.
- Sherif S. Rashwan, Ibrahim Dincer, Atef Mohany, Bruno G. Pollet (2019): The Sono-Hydro-Gen process (Ultrasound induced hydrogen production): Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 44, Issue 29, 2019, 14500-14526.
Високоефективна ултразвук! Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър от компактен лабораторен ултразвуков апарат до настолни ултразвукови системи до напълно индустриални ултразвукови системи.
