Мощна ултразвукова

Висока мощност, нискочестотна ултразвукова предлага голям потенциал за химични процеси. Когато интензивни ултразвукови вълни са въведени в течна среда, редуващи се цикли за високо налягане и ниско налягане с възникнат проценти в зависимост от честотата. цикли за високо налягане означава компресия, докато нискочестотни цикъла означава разреждане на средата. По време на цикъла с ниско налягане (разреждане), висока мощност ултразвук създава вакуум малки мехурчета в течността. Тези мехурчета вакуум растат в продължение на няколко цикъла.
Съответно за интензитет на ултразвук, течен компресира и се простира в различна степен. Това означава, че кавитация мехурчета могат да се държат по два начина. При ниски ултразвукови интензивност на ~ 1-3Wcm^-2, Мехурчета кавитация осцилират около някои размер равновесие в продължение на много акустични цикли. Това явление се нарича стабилен кавитация. При високи ултразвукови интензивности (≤10Wcm^-2) На Cavitational мехурчета се образуват в рамките на няколко акустични цикъла, за да радиус от най-малко два пъти първоначалната си размери и срив в точка на компресия, когато балонът не може да абсорбира повече енергия. Това се нарича преходно или инерционна кавитация. По време на балон имплозия, настъпва локално така наречените горещи точки, които разполагат с екстремни условия: По време на имплозията, локално много високи температури (. Около 5000 К) и натиск (. Прибл 2,000atm) са достигнали. Имплозията на балона на кавитация също води до течни струи до двеста и осемдесет метра / и скорост, които действат като много високи сили на срязване. [Suslick 1998 / Santos и сътр. 2009]

среднопорестия титанов двуокис₂ чрез ултразвукова зол-гел Синтез

среднопорестия титанов двуокис₂ се използва като widley фотокатализация, както и в областта на електрониката, сензорни технологии и възстановяване на околната среда. За оптимизирани материали свойства, тя има за цел да произвежда титанов двуокис₂ с висока кристалност и голяма повърхностна площ. ултразвукова подпомага маршрута на зол-гел има предимството, че на външните и вътрешните свойства на TiO₂, Като размер на частиците, повърхностна площ, порите обем, пори с диаметър, кристалност, както анатаз, рутил и съотношения brookite фаза може да бъде повлияно чрез контролиране на параметри.
Milani и сътр. (2011) са показали синтеза на TiO₂ анатазни наночастици. Следователно, процесът на зол-гел се прилага към ТЮЦ₄ предшественик и в двете посоки, с и без помощта на ултразвук, бяха сравнени. Резултатите показват, че ултразвуковата облъчване има еднообразна ефект върху всички компоненти на разтвора изработен по метода на зол-гел и причинява счупване на свободни връзки на големи нанометрични колоиди в разтвор. По този начин се създават по-малки наночастици. Локално срещащи високи налягания и температури нарушават свързващи вещества в дълги полимерни вериги, както и слаби връзките свързващи малки частици, от които се образуват по-големи колоидни маси. Сравнението на двете титанов двуокис₂ проби, в присъствие и в отсъствие на ултразвуково облъчване, е показан на изображенията SEM-долу (виж Фиг. 2).

Pic. 2: SEM изображения на TiO2 pwder, накаляват при 400 ° С за 1 час и желатинизиране време на 24h: (а) в присъствието на и (б) в отсъствието на ултразвук. [Milani и сътр. 2011]

Освен това, химични реакции могат да се възползват от sonochemical ефекти, които включват, например, разкъсване на химичните връзки, значително подобряване на химическата реактивност или молекулно разграждане.

Sono-гелове

в Sono-каталитично подпомагани реакции зол-гел, ултразвук се прилагат на прекурсори. Получените материали с нови характеристики са известни като sonogels. Поради липсата на допълнителен разтворител, в комбинация с Ултразвуково кавитация, Уникална среда за реакции зол-гел се създава, което позволява образуването на специфични функции в получените гелове: висока плътност, фина структура, хомогенна структура и т.н. Тези свойства определят развитието на sonogels по-нататъшна обработка и краен материал, структура , [Blanco и сътр. 1999]
Suslick и цената (1999) показват, че ултразвуковото въздействие на Si (OC₂Н₅)₄ във вода с киселинен катализатор произвежда силика "sonogel". В конвенционален препарат на силикагели от Si (OC₂Н₅)₄, Етанол е често използван съразтворител поради липсата на разтворимостта на Si (OC₂Н₅)₄ във вода. Използването на такива разтворители често е проблематична, тъй като те може да предизвика напукване по време на етапа на сушене. Ultrasonication осигурява висока ефективност на смесване, така че могат да бъдат избегнати летливи съразтворители като етанол. Това води до силика гел Sono-характеризира с по-висока плътност от конвенционално получени гелове. [Suslick и сътр. 1999 г., 319f.]
Конвенционалните аерогелове се състои от матрица с ниска плътност с големи празни пори. На sonogels, напротив, имат по-фини пори и порите са доста сфера форма, с гладка повърхност. Наклони по-големи от 4 в региона на високо ъгъл показват важни колебания електронна плътност на границите на порите матрични [Rosa-Fox и сътр. 1990].
Изображенията на повърхността на проби прах показват ясно, че с помощта на ултразвукови вълни доведе до по-голяма хомогенност в средния размер на частиците и са довели до по-малки частици. Поради ултразвук, средният размер на частиците се понижава с около. 3 нм. [Milani и сътр. 2011]
Положителните ефекти на ултразвука са доказани в различни изследвания. Напр докладва Neppolian и сътр. в тяхната работа значението и предимствата на ултразвук в модификацията и подобряване на фотокаталитичните свойства на мезопорести TiO2 частици с нано размери. [Neppolian и сътр. 2008]

Нанопокритие чрез реакция ултразвукова зол-гел

Нанопокритие означава покриващ материал с нано мащаб слой или покритието на нано размери единица. По този начин капсулира или се получават ядро-обвивка структури. Такива нано композити разполагат физични и химични свойства висока производителност поради Обединените специфични характеристики и / или структурни ефекти на компонентите.
Като примери, (ITO) частици ще бъдат демонстрирани процедурата на покритие от индиево-калаен оксид. ITO частици са покрити със силициев диоксид в процес на два етапа, както е показано в изследване на Chen (2009). В първия етап химически, индиево-калаен оксид прах се подлага на лечение с аминосилан suface. Втората стъпка е покритието на силикагел под ултразвук. За да се даде конкретен пример за звукообработка и неговите последици, процеса стъпка представен в проучване на Чен, е обобщена по-долу:
Типичен процес за този етап е следният: 10 g GPTS се смесва бавно с 20 g вода подкислена със солна киселина (НС1) (рН = 1,5). След това се прибавят 4 g от горепосочения прах, обработен с аминосилан, към сместа, съдържаща се в стъклена бутилка от 100 ml. След това бутилката е поставена под сондата на ултразвуковия апарат за продължително ултразвуково облъчване с изходна мощност 60 W или по-висока.
Реакционната зол-гел се инициира след приблизително 2-3min ултразвуково облъчване, при което се получава бяла пяна, поради освобождаването на алкохол при екстензивна хидролиза на GLYMO (3- (2,3-епоксипропокси) пропилтриметоксисилан). Sonication се прилага за 20 min, след което разтворът се разбърква в продължение на още няколко часа. След като процесът е завършен, частици бяха събрани чрез центрофугиране и се промиват многократно с вода, след това се суши или за характеризиране или се съхраняват диспергират във вода или органични разтворители. [Chen 2009, p.217]