Sonoelectrokemisk syntese af nanopartikler

Ultralydsfremmet elektrokemisk syntese af nanopartikler er en yderst effektiv og omkostningseffektiv metode til at fremstille nanopartikler af høj kvalitet i stor skala. Sonoelectrokemisk syntese, også kendt som sonoelektrodeposition, gør det muligt at fremstille nanostrukturer af forskellige materialer og med forskellige former.

Sonoelectrokemisk syntese og sonoelektrodeposition af nanopartikler

Sonoelectrokemisk syntese eller sonoelektrodeposition er en teknik, der anvendes til at fremstille metalliske nanopartikler ved at påføre ultralyd med høj effekt under elektrodepositionsprocessen for at fremme masseoverførslen af voksende nanopartikler på katodeoverfladen og i den omgivende opløsning.
Ved sonoelectrokemisk syntese eller sonoelektrodeposition af nanopartikler kombineres sonokemiens virkninger med elektrodepositionsprocessen. De sonoelectrokemiske virkninger af kraftige ultralydsbølger og den deraf følgende akustiske kavitation på kemiske reaktioner skyldes meget høje temperaturer, tryk og deres respektive forskelle, som opstår i og omkring de kollapsende kavitationsbobler. Ved at kombinere sonokemi med elektrokemi giver sonoelectrokemi kombinerede virkninger såsom forbedret masseoverførsel, rensning af elektrodeoverfladerne, afgasning af opløsningen samt øgede reaktionshastigheder. Samlet set udmærker sonoelectrokemisk nanopartikelsyntese (sonoelektrodeposition) sig ved høje udbytter af nanopartikler af høj kvalitet, som kan fremstilles under milde betingelser i en hurtig og omkostningseffektiv proces. Procesparametrene for sonoelectrokemi og sonoelektrodeposition gør det muligt at påvirke partikelstørrelse og morfologi.
Læs mere om sonoelectrokemisk deposition af nanopartikler og nanostrukturerede materialer!
Læs, hvordan sonoelectrolytisk metaludvinding giver højere udbytter og lavere procesomkostninger!

Hvordan fungerer sonoelectrokemisk syntese / sonoelektrodeposition?

Den grundlæggende opbygning af et sonoelektrodepositionssystem til sonoelectrokemisk nanopartikelsyntese er ganske enkel. Den eneste forskel mellem en sonoelektrodepositionsopstilling og en elektrodepositionsopstilling er, at der anvendes ultralydssonde(r) som elektrode(r) i sonoelektrodepositionssystemet. Ultralydssonden fungerer som arbejdselektrode til syntese af metalliske nanopartikler. En af ultralydens vigtigste drivende virkninger ved sonoelektrodeposition er den øgede masseoverførsel mellem elektroden (katode og/eller anode) og den omgivende opløsning.
Da procesparametrene for sonoelectrokemisk syntese og sonoelektrodeposition kan styres og justeres præcist, kan der syntetiseres nanopartikler med kontrolleret størrelse og form. Sonoelectrokemisk syntese og sonoelektrodeposition kan anvendes til en lang række metalliske nanopartikler og nanostrukturerede komplekser.

Fordelene ved sonoelectrokemisk nanopartikelsyntese

NTNU-forskningsgruppen under prof. Islam og prof. Pollet sammenfatter i deres forskningsartikel (2019) de vigtigste fordele ved sonoelectrokemisk fremstilling af nanopartikler som følger: “(i) en kraftig forbedring af massetransporten nær elektroden, hvilket ændrer hastigheden og undertiden mekanismen for de elektrokemiske reaktioner, (ii) en ændring af overflademorfologien gennem kavitationsstråler ved grænsefladen mellem elektrode og elektrolyt, hvilket normalt medfører en forøgelse af overfladearealet, og (iii) en reduktion af tykkelsen af elektrodens diffusionslag og dermed ionudtømning.” (Islam et al. 2019)

Elektrokemiske sonder og reaktorer med høj ydeevne

Hielscher Ultrasonics er din partner med mange års erfaring inden for ultralydssystemer med høj ydeevne til sonokemi og sonoelectrokemi. Vi fremstiller og distribuerer avancerede ultralydssonder og reaktorer, som anvendes verden over til krævende anvendelser i udfordrende miljøer. Til sonoelectrokemi og sonoelektrodeposition har Hielscher udviklet særlige ultralydssonder, reaktorer og isolatorer. Ultralydssonderne fungerer som katode og/eller anode, mens ultralydsreaktorcellerne giver de optimale betingelser for elektrokemiske reaktioner. Ultralydselektroder og -celler fås til både galvaniske / voltaiske og elektrolytiske systemer.

Præcist styrbare amplituder for optimale resultater

Alle ultralydsprocessorer fra Hielscher kan styres præcist og er dermed pålidelige arbejdsheste inden for forskning og udvikling samt produktion. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten og virkningen af sonokemisk og sonomekanisk inducerede reaktioner. Alle processorer fra Hielscher Ultrasonics gør det muligt at indstille amplituden præcist. De industrielle ultralydsprocessorer fra Hielscher kan levere meget høje amplituder og den nødvendige ultralydsintensitet til krævende sonoelektrokemiske anvendelser. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift.
Præcise amplitudeindstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametrene via intelligent software giver dig mulighed for at påvirke den sonoelektrokemiske reaktion præcist. Under hver sonikeringskørsel registreres alle ultralydsparametre automatisk på et indbygget SD-kort, så hver kørsel kan evalueres og kontrolleres. Optimal sonikering til de mest effektive sonoelektrokemiske reaktioner!
Alt udstyr er bygget til 24/7/365-brug under fuld belastning, og dets robusthed og pålidelighed gør det til arbejdshesten i din elektrokemiske proces. Dette gør ultralydsudstyret fra Hielscher til et pålideligt arbejdsredskab, der opfylder kravene til din sonoelektrokemiske proces.

Højeste kvalitet – designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsapparater designes, fremstilles og testes grundigt på vores hovedsæde i Teltow nær Berlin i Tyskland. Robustheden og pålideligheden af Hielschers ultralydsudstyr gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7-drift under fuld belastning og i krævende miljøer er en naturlig egenskab ved Hielschers ultralydssonder og reaktorer med høj ydeevne.

Kontakt os nu, og fortæl os om kravene til din elektrokemiske proces! Vi vil anbefale dig de bedst egnede ultralydselektroder og den bedst egnede reaktoropstilling!