Částice, např. V tomto procesu začne přesycená směs tvořit pevné částice z vysoce koncentrovaného materiálu, který poroste a nakonec se vysráží. Pro kontrolu velikosti částic/krystalů a morfologie je nezbytná kontrola faktorů ovlivňujících srážky.

Pozadí procesu srážek

V posledních letech, nanočástice získal význam v mnoha oblastech, jako jsou nátěry, polymery, inkousty, farmacie nebo elektroniku. Jedním z důležitých faktorů ovlivňujících použití nanomateriálů je nanomateriál náklady. Proto nákladově efektivní způsoby výroby jsou zapotřebí nanomateriálů ve velkých množstvích. Zatímco procesy, jako jsou emulgace a zpracování rozmělňování jsou Procesy top-down, Srážení je způsob syntézy částic nano velikosti z kapalin zdola nahoru. Srážení zahrnuje:

• Míchání alespoň dvou kapalin
• přesycení
• nukleační
• růst částic
• Aglomerace (obvykle se vyvaruje nízká koncentrace pevných látek nebo stabilizačními činidly)

Míchání srážek

Míchání je podstatným krokem ve srážení, stejně jako u většiny srážecích procesů je rychlost chemické reakce velmi vysoká. Běžně se používají reaktory s mícháním v nádrži (vsádkové nebo kontinuální), statické nebo rotorové statorové míchače pro srážecí reakce. Nehomogenní rozložení směšovací síly a energie v objemu procesu omezuje kvalitu syntetizovaných nanočástic. Tato nevýhoda se zvyšuje s rostoucím objemem reaktoru. Pokročilá technologie míchání a dobrá kontrola ovlivňujících parametrů mají za následek menší částice a lepší homogenitu částic.

Aplikace impaktních trysky, mixéry mikrokanálové, nebo použití reaktoru Taylor-Couette zlepšit intenzitu míchání a homogenity. To vede ke kratším míchacích časů. Zatím jsou tyto metody jsou omezeny to potenciál být zmenšen nahoru.

Ultrazvuku je moderní směšovací technologie poskytující vyšší střih a míchání energie, aniž by větším měřítku omezení. To také umožňuje ovládání řídí parametry, jako je napájecí napětí, konstrukce reaktoru, doba zdržení, částice, nebo koncentraci reakčních složek samostatně. Ultrazvukové kavitace vyvolává intenzivní mikro míchání a ztratí vysoký výkon na místě.

Magnetit Nanočástice Srážky

Aplikace ultrazvuku na srážky byla prokázána na ICVT (TU Clausthal) Banert a kol. (2006) Pro magnetitu nanočástic. Banert používá optimalizovaný sono-chemický reaktor (pravý obrázek, krmiva 1: železo řešení, zdroj 2: srážení činidla, Klikněte pro zvětšení!) Za vzniku magnetitické nanočástice “koprecipitací vodného roztoku železa (III), hexahydrátu chloridu a železo (II), heptahydrát síranu s molárním poměrem Fe^{3 +}/ Fe^{2 +} = 2: 1. Jako hydrodynamický předmísení a makro míchání jsou důležité a přispívají k ultrazvukové mikro míchání, geometrie reaktoru a poloha přívodních trubek jsou důležité faktory, kterými se řídí výsledek procesu. Ve své práci, Banert a kol. srovnání různých provedení reaktoru. Zlepšená konstrukce reaktorové komory může snížit požadovanou měrnou energii podle pětinásobně.

Roztok železo se vysráží koncentrovaným hydroxidem amonným a hydroxidu sodného v tomto pořadí. Aby se zabránilo jakékoli pH gradient, srážedla musí být čerpána v přebytku. Distribuce velikosti částic magnetitu byla měřena za použití fotonové korelační spektroskopie (PCS, Malvern Nanosizer ZS, Malvern Inc.).”

Bez ultrazvuku, částice se střední velikostí částic 45 nm byly vyrobeny hydrodynamické míchání sám. Ultrazvukové míchání snižuje výslednou velikost částic do 10 nm a méně. V níže uvedené grafické ukazuje distribuci velikosti částic Fe₃Ó₄ částice generované v kontinuální ultrazvukové srážecí reakce (Banert a kol., 2004).

Příští grafická (Banert a kol., 2006) Ukazuje velikost částic jako funkce specifické energetické vstupy.

“Diagram lze rozdělit do tří hlavních režimů. Pod asi 1000 kJ / kg_Fe3O4 míchání je řízeno hydrodynamickým účinkem. Velikost částic činí asi 40-50 nm. Nad 1000 kJ / kg se účinek ultrazvukového míchání stává viditelným. Velikost částic se snižuje pod 10 nm. S dalším zvýšením specifického příkonu zůstává velikost částic ve stejném pořadí. Proces míchání srážek je dostatečně rychlý, aby umožnil homogenní nukleaci.”

Literatura

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, UA (2004), kontinuální srážení v Ultraschalldurchflußreaktor příklad železa (II, III) oxid, ICVT, TU-Clausthal, Poster prezentovány na GVC výroční zasedání 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, UA (2006), provozní parametry kontinuálního sono-chemické srážení reaktoru, Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Dubna 2006.