Sono-elektrokemisk syntese af nanopartikler
Den ultralydsfremmede elektrokemiske syntese af nanopartikler er en yderst effektiv og omkostningseffektiv vej til at producere nanopartikler med høj qulaity i stor skala. Den sonokemiske syntese, også kendt som sonoelectrodeposition, gør det muligt at forberede nanostrukturer af forskellige materialer og former.
Sonoelektrokemisk syntese og sonoelektrodeposition af nanopartikler
Sonoelektrokemisk syntese eller sonoelektrodeposition er en teknik, der anvendes til at producere metalliske nanopartikler, der anvender højeffektululkan under elektrodepositionsprocessen for at fremme masseoverførsel af voksende nanopartikler på katodeoverfladen og den omgivende opløsning.
For sonelektrokemisk syntese eller sonoelektrodeposition af nanopartikler kombineres virkningerne af sonokemi med elektrodepositionsprocessen. De sonektrokemiske virkninger af kraftige ultralydbølger og den deraf følgende akustiske kavitation på kemiske reaktioner er forårsaget af meget høje temperaturer, tryk og deres respektive forskelle, som udvikler sig i og omkring de kollapsende kavitationsbobler. Ved at kombinere sonokemi med elektrokemi, tilbyder sonoelektrokemi sammenfædte effekter såsom forbedrer masseoverførsel, overfladerensning af elektrodeoverflader, afgasning af opløsningen, samt øget reaktionshastigheder. Alt i alt udmærker sonoelektrokemisk nanopartikelsyntese (sonoelectrodeposition) sig ved høje udbytter af nanopartikler af høj kvalitet, som kan produceres under milde forhold i en hurtig og omkostningseffektiv proces. Procesparametrene for sonoelektrokemi og sonoelectrodeposition gør det muligt at påvirke partikelstørrelse og morfologi.
Læs mere om sonoelektrokemisk aflejring af nanopartikler og nanostrukturerede materialer!
- Meget effektiv
- Gælder for mange materialer og strukturer
- hurtig proces
- "En pot" proces
- milde betingelser
- billig
- sikker og nem at betjene
Hvordan virker Sonoelektrochemical Syntese / Sonoelectrodeposition Arbejde?
Den grundlæggende opsætning af en sonoelectrodeposition system til sonoelectrochemical nanopartikel syntese er ganske enkel. Den eneste forskel mellem en sonoelectrodeposition setup og en elektrodeposition setup er det faktum, at for elektrode (e) af sonoelectrodeposition system ultralyd sonde (e) anvendes. Ultralydsonden fungerer som fungerende elektrode til at syntetisere metalliske nanopartikler. En af de vigtigste drivende virkninger af ultralyd i sonoelectrodeposition er den øgede masseoverførsel mellem elektrode (katode og / eller anode) og den omgivende løsning.
Da procesparametrene for sonektrokemisk syntese og sonoelektrodeposition kan styres og justeres præcist, kan nanopartikler af kontrolleret størrelse og form syntetiseres. Sonoelektrokemiske syntheis og sonoelectrodeposition gælder for en bred vifte af metalliske nanopartikler og nanostrukturerede komplekser.
Fordelene ved Sonoelektrochemical Nanopartikel Syntese
NTNU-forskningsgruppen af prof. islam og prof. pollet genoptager i deres forskningsartikel (2019) de vigtigste fordele ved sonoelektrokemisk produktion af nanopartikler som følger: "(i) en stor forbedring i massetransport nær elektroden og derved ændrer hastigheden og undertiden mekanismen for de elektrokemiske reaktioner, (ii) en modifikation af overflademorfologi gennem kavitationsstråler ved elektrode-elektrolytgrænsefladen, normalt forårsager en stigning i overfladearealet og (iii) en udtynding af elektrodediffusionslagets tykkelse og derfor ionudtømning. (Islam et al. 2019)
- metalliske nanopartikler
- legeret og halvleder nanopowders
- polymere nanopartikler
- nanokompositter
såsom
- kobber (Cu) nanopartikler (NP)
- magnetit (Fe3den4) NPs
- Wolfram-kobolt (W-Co) legering NPs
- zink (Zn) nanokomplekser
- guld (Au) nanorods
- ferromagnetisk Fe45Pt55 Nps
- cadmium telluride (CdTe) kvanteprider (QDs)
- bly telluride (PbTe) nanorods
- fullerene-lignende Molybdæn disulfid (MoS2)
- polyanilin (PA) nanopartikler
- poly(N-methylanilin) (PNMA), der udfører polymer
- polypyrrole/multiwalled carbon nanorør (MWCNTs)/chitosan nanokompositter

Sonderne af ultralydsprocessorerne UIP2000hdT (2000 watt, 20 kHz) fungere som elektroder til sonoelektrodeposition af nanopartikler
Højtydende elektrokemiske sonder og reaktorer
Hielscher Ultrasonics er din mangeårige erfarne partner for højtydende ultralydsystemer i sonokemi og sonoelektrokemi. Vi fremstiller og distribuerer topmoderne ultralydssonder og reaktorer, som bruges over hele verden til krævende anvendelser i krævende miljøer. For sonoelektrokemi og sonoelectrodeposition har Hielscher udviklet specielle ultralydssonder, reaktorer og isolatorer. Ultralydssonderne fungerer som katode og/eller anode, mens ultralydreaktorcellerne giver de optimale betingelser for elektrokemiske reaktioner. Ultralydelektroder og celler fås til galvaniske / voltaiske såvel som elektrolytiske systemer.
Præcist kontrollerbare amplituder for optimale resultater
Alle Hielscher ultralydsprocessorer er præcist kontrollerbare og dermed pålidelige arbejdsheste i R&D og produktion. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten af sonokemiske og sonomekanisk inducerede reaktioner. Alle Hielscher Ultralyd’ processorer giver mulighed for den præcise indstilling af amplituden. Hielschers industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og levere den nødvendige ultralydsintensitet til krævende sonoelektrokiniske applikationer. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift.
Præcise amplitudeindstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametrene via smart software giver dig mulighed for at påvirke den sonelektrokemiske reaktion præcist. Under hver sonikeringskørsel registreres alle ultralydsparametre automatisk på et indbygget SD-kort, så hvert løb kan evalueres og styres. Optimal sonikering for de mest effektive sonoelektrokemiske reaktioner!
Alt udstyr er bygget til 24/7/365 brug under fuld belastning og dens robusthed og pålidelighed gør det til arbejdshesten i din elektrokemiske proces. Dette gør Hielschers ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsværktøj, der opfylder dine sonoelektrokemiske proceskrav.
Højeste kvalitet – Designet og fremstillet i Tyskland
Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsenheder er designet, fremstillet og grundigt testet i vores hovedkvarter i Teltow nær Berlin, Tyskland. Robusthed og pålidelighed af Hielschers ultralydsudstyr gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7 drift under fuld belastning og i krævende miljøer er et naturligt kendetegn ved Hielschers højtydende ultralydssonder og reaktorer.
Kontakt os nu og fortæl os om dine elektrokemiske proceskrav! Vi vil anbefale dig de mest egnede ultralydelektroder og reaktoropsætning!
Kontakt os! / Spørg Os!

Sonden af ultralydspræicatoren UIP2000hdT fungerer som elektrode i en sonoelektrokemisk opsætning for nanopartikelsyntese.
Litteratur / Referencer
- 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.

Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte lab ultrasonicator over bench-top enheder til fuld-industrielle ultralydsystemer.