Ηχοηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων

Η ηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων που ενισχύεται με υπερήχους αποτελεί μια ιδιαίτερα αποτελεσματική και οικονομικά αποδοτική οδό για την παραγωγή νανοσωματιδίων υψηλής ποιότητας σε μεγάλη κλίμακα. Η ηχοηλεκτροχημική σύνθεση, γνωστή και ως ηχοηλεκτροαπόθεση, επιτρέπει την παρασκευή νανοδομών από διάφορα υλικά και με διάφορα σχήματα.

Ηχοηλεκτροχημική σύνθεση και ηχοηλεκτροαπόθεση νανοσωματιδίων

Η ηχοηλεκτροχημική σύνθεση ή ηχοηλεκτροαπόθεση είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεταλλικών νανοσωματιδίων με εφαρμογή υπερήχων υψηλής ισχύος κατά τη διαδικασία ηλεκτροαπόθεσης, προκειμένου να ενισχυθεί η μεταφορά μάζας των αναπτυσσόμενων νανοσωματιδίων στην επιφάνεια της καθόδου και στο περιβάλλον διάλυμα.
Για την ηχοηλεκτροχημική σύνθεση ή ηχοηλεκτροαπόθεση νανοσωματιδίων, οι επιδράσεις της ηχοχημείας συνδυάζονται με τη διαδικασία ηλεκτροαπόθεσης. Οι ηχοηλεκτροχημικές επιδράσεις των ισχυρών υπερηχητικών κυμάτων και της επακόλουθης ακουστικής σπηλαίωσης στις χημικές αντιδράσεις προκαλούνται από τις πολύ υψηλές θερμοκρασίες, τις πιέσεις και τις αντίστοιχες διαφορές τους, που αναπτύσσονται μέσα και γύρω από τις φυσαλίδες σπηλαίωσης κατά την κατάρρευσή τους. Συνδυάζοντας την ηχοχημεία με την ηλεκτροχημεία, η ηχοηλεκτροχημεία προσφέρει συνδυασμένες επιδράσεις, όπως βελτιωμένη μεταφορά μάζας, καθαρισμό των επιφανειών των ηλεκτροδίων, απαέρωση του διαλύματος, καθώς και αυξημένες ταχύτητες αντίδρασης. Συνολικά, η ηχοηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων (ηχοηλεκτροαπόθεση) διακρίνεται για τις υψηλές αποδόσεις σε νανοσωματίδια υψηλής ποιότητας, τα οποία μπορούν να παραχθούν υπό ήπιες συνθήκες με μια ταχεία και οικονομικά αποδοτική διαδικασία. Οι παράμετροι διεργασίας της ηχοηλεκτροχημείας και της ηχοηλεκτροαπόθεσης επιτρέπουν τον επηρεασμό του μεγέθους και της μορφολογίας των σωματιδίων.
Διαβάστε περισσότερα για την ηχοηλεκτροχημική απόθεση νανοσωματιδίων και νανοδομημένων υλικών!
Μάθετε πώς η ηλεκτρολυτική ανάκτηση μετάλλων με υπερήχους οδηγεί σε υψηλότερες αποδόσεις και χαμηλότερο κόστος διεργασίας!

Ηχοηλεκτροχημικό σύστημα με ηλεκτρικά μονωμένη ακίδα υπερήχων ως ηλεκτρόδιο για τη σύνθεση νανοσωματιδίων

Ηχοηλεκτροχημικό ηλεκτρόδιο για σύνθεση νανοσωματιδίων (ηχοηλεκτροαπόθεση)

Πλεονεκτήματα της ηχοηλεκτροχημικής σύνθεσης νανοσωματιδίων (NP)

Ιδιαίτερα αποτελεσματική
Εφαρμόσιμη σε πολλά υλικά και δομές
Ταχεία διαδικασία
Διαδικασία «ενός δοχείου»
Ήπιες συνθήκες
Χαμηλό κόστος
Ασφαλής και εύκολη στη λειτουργία

Πώς λειτουργεί η ηχοηλεκτροχημική σύνθεση / ηχοηλεκτροαπόθεση;

Η βασική διάταξη ενός συστήματος ηχοηλεκτροαπόθεσης για την ηχοηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων είναι αρκετά απλή. Η μόνη διαφορά μεταξύ μιας διάταξης ηχοηλεκτροαπόθεσης και μιας διάταξης ηλεκτροαπόθεσης είναι ότι ως ηλεκτρόδιο ή ηλεκτρόδια του συστήματος ηχοηλεκτροαπόθεσης χρησιμοποιούνται μία ή περισσότερες ακίδες υπερήχων. Η ακίδα υπερήχων λειτουργεί ως ηλεκτρόδιο εργασίας για τη σύνθεση μεταλλικών νανοσωματιδίων. Μία από τις κύριες κινητήριες επιδράσεις των υπερήχων στην ηχοηλεκτροαπόθεση είναι η αυξημένη μεταφορά μάζας μεταξύ του ηλεκτροδίου (καθόδου ή/και ανόδου) και του περιβάλλοντος διαλύματος.
Καθώς οι παράμετροι διεργασίας της ηχοηλεκτροχημικής σύνθεσης και της ηχοηλεκτροαπόθεσης μπορούν να ελέγχονται και να ρυθμίζονται με ακρίβεια, μπορούν να συντεθούν νανοσωματίδια ελεγχόμενου μεγέθους και σχήματος. Η ηχοηλεκτροχημική σύνθεση και η ηχοηλεκτροαπόθεση μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα ευρύ φάσμα μεταλλικών νανοσωματιδίων και νανοδομημένων συμπλόκων.

Τα πλεονεκτήματα της ηχοηλεκτροχημικής σύνθεσης νανοσωματιδίων

Η ερευνητική ομάδα των καθηγητών Islam και Pollet στο NTNU συνοψίζει στο ερευνητικό της άρθρο (2019) τα κύρια πλεονεκτήματα της ηχοηλεκτροχημικής παραγωγής νανοσωματιδίων ως εξής: «(i) σημαντική ενίσχυση της μεταφοράς μάζας κοντά στο ηλεκτρόδιο, μεταβάλλοντας έτσι την ταχύτητα και, ορισμένες φορές, τον μηχανισμό των ηλεκτροχημικών αντιδράσεων, (ii) τροποποίηση της μορφολογίας της επιφάνειας μέσω πιδάκων σπηλαίωσης στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου–ηλεκτρολύτη, που συνήθως προκαλεί αύξηση του εμβαδού της επιφάνειας και (iii) μείωση του πάχους της στιβάδας διάχυσης του ηλεκτροδίου και, συνεπώς, εξάντληση των ιόντων.» (Islam et al. 2019)

Παραδείγματα νανοσωματιδίων που συντέθηκαν επιτυχώς μέσω ηχοηλεκτροχημικής οδού

μεταλλικά νανοσωματίδια
νανοσκόνες κραμάτων και ημιαγωγών
πολυμερικά νανοσωματίδια
νανοσύνθετα υλικά

όπως

νανοσωματίδια (NPs) χαλκού (Cu)
νανοσωματίδια μαγνητίτη (Fe₃O₄) (NPs)
νανοσωματίδια (NPs) κράματος βολφραμίου–κοβαλτίου (W-Co)
νανοσύμπλοκα ψευδαργύρου (Zn)
νανοράβδοι χρυσού (Au)
σιδηρομαγνητικά νανοσωματίδια Fe₄₅Pt₅₅ (NPs)
κβαντικές τελείες (QDs) τελλουριούχου καδμίου (CdTe)
νανοράβδοι τελλουριούχου μολύβδου (PbTe)
δισουλφίδιο του μολυβδαινίου με δομή τύπου φουλερενίου (MoS₂)
νανοσωματίδια πολυανιλίνης (PA)
αγώγιμο πολυμερές πολυ(Ν-μεθυλανιλίνη) (PNMA)
νανοσύνθετα υλικά πολυπυρρολίου/πολυτοιχωματικών νανοσωλήνων άνθρακα (MWCNTs)/χιτοζάνης

Ηλεκτροχημικές ακίδες και αντιδραστήρες υψηλών επιδόσεων

Η Hielscher Ultrasonics είναι ο συνεργάτης σας με πολυετή εμπειρία στα συστήματα υπερήχων υψηλών επιδόσεων για την ηχοχημεία και την ηχοηλεκτροχημεία. Κατασκευάζουμε και διαθέτουμε ακίδες και αντιδραστήρες υπερήχων τελευταίας τεχνολογίας, που χρησιμοποιούνται παγκοσμίως σε εφαρμογές βαρέος τύπου σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Για την ηχοηλεκτροχημεία και την ηχοηλεκτροαπόθεση, η Hielscher έχει αναπτύξει ειδικές ακίδες υπερήχων, αντιδραστήρες και μονωτήρες. Οι ακίδες υπερήχων λειτουργούν ως κάθοδος ή/και άνοδος, ενώ οι κυψελίδες των αντιδραστήρων υπερήχων παρέχουν τις βέλτιστες συνθήκες για ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Τα ηλεκτρόδια και οι κυψελίδες υπερήχων διατίθενται για γαλβανικά / βολταϊκά καθώς και για ηλεκτρολυτικά συστήματα.

Πλάτη ταλάντωσης ελεγχόμενα με ακρίβεια για βέλτιστα αποτελέσματα

Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές της σειράς hdT της Hielscher μπορούν να λειτουργούν άνετα και με τρόπο φιλικό προς τον χρήστη μέσω απομακρυσμένου ελέγχου από πρόγραμμα περιήγησης. Όλοι οι επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να ελέγχονται με ακρίβεια και αποτελούν, επομένως, αξιόπιστα εργαλεία εντατικής εργασίας στην έρευνα και ανάπτυξη και στην παραγωγή. Το πλάτος ταλάντωσης είναι μία από τις κρίσιμες παραμέτρους διεργασίας που επηρεάζουν την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητα των αντιδράσεων που προκαλούνται ηχοχημικά και ηχομηχανικά. Όλοι οι επεξεργαστές της Hielscher Ultrasonics επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση του πλάτους ταλάντωσης. Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης και την απαιτούμενη ένταση υπερήχων για απαιτητικές ηχοηλεκτροχημικές εφαρμογές. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7.
Οι ακριβείς ρυθμίσεις του πλάτους ταλάντωσης και η διαρκής παρακολούθηση των παραμέτρων της διεργασίας υπερήχων μέσω έξυπνου λογισμικού σάς δίνουν τη δυνατότητα να επηρεάζετε με ακρίβεια την ηχοηλεκτροχημική αντίδραση. Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου κατεργασίας με υπερήχους, όλες οι παράμετροι υπερήχων καταγράφονται αυτόματα σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD, ώστε κάθε κύκλος να μπορεί να αξιολογείται και να ελέγχεται. Βέλτιστη κατεργασία με υπερήχους για τις πλέον αποδοτικές ηχοηλεκτροχημικές αντιδράσεις!
Όλος ο εξοπλισμός είναι κατασκευασμένος για χρήση 24/7/365 υπό πλήρες φορτίο και η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία του τον καθιστούν εργαλείο εντατικής εργασίας στην ηλεκτροχημική διεργασία σας. Έτσι, ο εξοπλισμός υπερήχων της Hielscher αποτελεί ένα αξιόπιστο εργαλείο εργασίας που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της ηχοηλεκτροχημικής διεργασίας σας.

Ύψιστη ποιότητα – Σχεδιασμός και κατασκευή στη Γερμανία

Ως επιχείρηση οικογενειακής ιδιοκτησίας και διοίκησης, η Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους επεξεργαστές υπερήχων της. Όλες οι συσκευές υπερήχων σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται διεξοδικά στην έδρα μας στο Teltow, κοντά στο Βερολίνο της Γερμανίας. Η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher τον καθιστούν εργαλείο εντατικής εργασίας στην παραγωγή σας. Η λειτουργία 24/7 υπό πλήρες φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα αποτελεί εγγενές χαρακτηριστικό των ακίδων και των αντιδραστήρων υπερήχων υψηλών επιδόσεων της Hielscher.

Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα και ενημερώστε μας για τις απαιτήσεις της ηλεκτροχημικής διεργασίας σας! Θα σας προτείνουμε τα καταλληλότερα ηλεκτρόδια υπερήχων και την καταλληλότερη διάταξη αντιδραστήρα!

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τους επεξεργαστές υπερήχων, τις εφαρμογές και την τιμή. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας τη διεργασία σας και να σας προσφέρουμε ένα σύστημα υπερήχων που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις σας!

Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου (υποχρεωτική)

Αριθμός τηλεφώνου

Όνομα

Ενδιαφέρον

Ηχοηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων (ηλεκτροαπόθεση)

Οι ακίδες των επεξεργαστών υπερήχων UIP2000hdT (2000 watts, 20kHz) λειτουργούν ως ηλεκτρόδια για την ηχοηλεκτροαπόθεση νανοσωματιδίων

Ηχοηλεκτροχημικός αντιδραστήρας εν σειρά με ακίδα υπερήχων UIP2000hdT για την ηλεκτροαπόθεση νανοσωματιδίων

Η ακίδα της συσκευής υπερήχων UIP2000hdT λειτουργεί ως ηλεκτρόδιο σε μια ηχοηλεκτροχημική διάταξη για τη σύνθεση νανοσωματιδίων.

Σχετικά θέματα

Βιβλιογραφία / Αναφορές

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.

Η Hielscher Ultrasonics παρέχει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων, από εργαστηριακό έως βιομηχανικό μέγεθος.

Υπέρηχοι υψηλών επιδόσεων! Η γκάμα προϊόντων της Hielscher καλύπτει ολόκληρο το φάσμα, από τη συμπαγή εργαστηριακή συσκευή υπερήχων και τις επιτραπέζιες μονάδες έως τα συστήματα υπερήχων πλήρους βιομηχανικής κλίμακας.