Sonochemistry: Σημειώσεις εφαρμογής

Η Sonochemistry είναι η επίδραση της υπερηχητικής σπηλαίωσης στα χημικά συστήματα. Λόγω των ακραίων συνθηκών που συμβαίνουν στη σπηλαίωση “Καυτό σημείο”, ο υπέρηχος ισχύος είναι μια πολύ αποτελεσματική μέθοδος για τη βελτίωση του αποτελέσματος της αντίδρασης (υψηλότερη απόδοση, καλύτερη ποιότητα), μετατροπή και διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Ορισμένες χημικές αλλαγές μπορούν να επιτευχθούν μόνο με υπερήχους, όπως η νανο-μεγέθους επίστρωση κασσίτερου τιτανίου ή αλουμινίου.

Βρείτε παρακάτω μια επιλογή σωματιδίων και υγρών με σχετικές συστάσεις, πώς να επεξεργαστείτε το υλικό για να αλέσετε, να διασκορπίσετε, να αποσυσσωματώσετε ή να τροποποιήσετε τα σωματίδια χρησιμοποιώντας έναν ομογενοποιητή υπερήχων.

Βρείτε παρακάτω μερικά πρωτόκολλα υπερήχων για επιτυχημένες sonochemical αντιδράσεις!

Με αλφαβητική σειρά:

α-εποξυκετόνες – Αντίδραση ανοίγματος δακτυλίου

Εφαρμογή υπερήχων:
Το άνοιγμα του καταλυτικού δακτυλίου των α-εποξυκετονών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας συνδυασμό υπερήχων και φωτοχημικών μεθόδων. Το τετραφθοροβορικό 1-βενζυλο-2,4,6-τριφαινυλοπυριδίνιο (NBTPT) χρησιμοποιήθηκε ως φωτοκαταλύτης. Με το συνδυασμό υπερήχων (sonochemistry) και φωτοχημείας αυτών των ενώσεων παρουσία NBTPT, επιτεύχθηκε το άνοιγμα του δακτυλίου εποξειδίου. Αποδείχθηκε ότι η χρήση υπερήχων αύξησε σημαντικά το ρυθμό της φωτοεπαγόμενης αντίδρασης. Ο υπέρηχος μπορεί να επηρεάσει σοβαρά το άνοιγμα του φωτοκαταλυτικού δακτυλίου των α-εποξυκετονών, κυρίως λόγω της αποτελεσματικής μεταφοράς μάζας των αντιδρώντων και της διεγερμένης κατάστασης του NBTPT. Επίσης, η μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των δραστικών ειδών σε αυτό το ομοιογενές σύστημα χρησιμοποιώντας υπερήχους συμβαίνει
γρηγορότερα από το σύστημα χωρίς υπερήχους. Οι υψηλότερες αποδόσεις και οι μικρότεροι χρόνοι αντίδρασης είναι πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου.

Φωτοκαταλυτικό άνοιγμα δακτυλίου α-εποξυκετονών με υπερήχους (μελέτη και γράφημα: ©Memarian et al 2007)

Πρωτόκολλο υπερήχων:
Οι α-εποξυκετόνες 1a-f και τετραφθοροβορικό 1-βενζυλο-2,4,6-τριφαινυλοπυριδίνιο 2 παρασκευάστηκαν σύμφωνα με τις αναφερθείσες διαδικασίες. Η μεθανόλη αγοράστηκε από τη Merck και αποστάχτηκε πριν από τη χρήση. Η συσκευή υπερήχων που χρησιμοποιήθηκε ήταν μια συσκευή υπερήχων καθετήρα UP400S από Hielscher Ultrasonics GmbH. Ένα κέρατο εμβάπτισης υπερήχων S3 (επίσης γνωστό ως ανιχνευτής ή sonotrode) που εκπέμπει υπερήχους 24 kHz σε επίπεδα έντασης ρυθμιζόμενα μέχρι τη μέγιστη πυκνότητα ηχητικής ισχύος 460Wcm^-2 χρησιμοποιήθηκε. Κατεργασία με υπερήχους πραγματοποιήθηκε στο 100% (μέγιστο πλάτος 210μm). Το sonotrode S3 (μέγιστο βάθος βύθισης 90mm) βυθίστηκε απευθείας στο μείγμα αντίδρασης. Οι ακτινοβολίες UV πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας λαμπτήρα υδραργύρου υψηλής πίεσης 400W από τη Narva με ψύξη δειγμάτων σε γυαλί Duran. Ο ¹H NMR φάσματα του μείγματος των φωτοπροϊόντων μετρήθηκαν σε CDCl₃ διαλύματα που περιέχουν τετραμεθυλοσιλάνιο (TMS) ως εσωτερικό πρότυπο σε Bruker drx-500 (500 MHz). Η παρασκευαστική χρωματογραφία στρώματος (PLC) πραγματοποιήθηκε στις 20 × 20cm² πλάκες επικαλυμμένες με στρώμα 1mm πυριτικής πηκτής Merck PF₂₅₄ παρασκευάζεται με εφαρμογή του πυριτίου ως υδαρούς κοπριάς και ξήρανση στον αέρα. Όλα τα προϊόντα είναι γνωστά και τα φασματικά δεδομένα τους έχουν αναφερθεί νωρίτερα.
Σύσταση συσκευής:
UP400S με υπερηχητικό κέρατο S3
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Memarian, Χαμίντ Ρ.; Saffar-Teluri, Α. (2007): Φωτοοχημικό άνοιγμα καταλυτικού δακτυλίου α-εποξυκετονών. Beilstein Εφημερίδα της Οργανικής Χημείας 3/2, 2007.

Καταλύτης αλουμινίου/νικελίου: Νανοδόμηση κράματος Al/Ni

Εφαρμογή υπερήχων:
Τα σωματίδια Al/Ni μπορούν να τροποποιηθούν ηχοχημικά από τη νανοδομή του αρχικού κράματος Al/Ni. Therbey, παράγεται ένας αποτελεσματικός καταλύτης για την υδρογόνωση της ακετοφαινόνης.
Υπερήχων προετοιμασία του καταλύτη Al/Ni:
5g του εμπορικού κράματος Al/Ni διασκορπίστηκαν σε καθαρό νερό (50mL) και υπερήχησαν μέχρι 50 λεπτά. με τον υπερηχητικό ανιχνευτή τύπου υπερήχων UIP1000hd (1kW, 20kHz) εξοπλισμένο με το υπερηχητικό κέρατο BS2d22 (περιοχή κεφαλής 3,8 cm²) και την αναμνηστική δόση B2-1.8. Η μέγιστη ένταση υπολογίστηκε σε 140 Wcm⁻² σε μηχανικό πλάτος 106μm. Για να αποφευχθεί η αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της υπερήχων, το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε θερμοστατικό κύτταρο. Μετά από υπερήχους, το δείγμα ξηράνθηκε υπό κενό με πυροβόλο όπλο.
Σύσταση συσκευής:
UIP1000hd με sonotrode BS2d22 και αναμνηστικό κέρατο B2–1.2
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Εκατερίνα Β.; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Ανδρέας; Andreeva, Daria V. (2012): Ηχοχημική ενεργοποίηση του καταλύτη υδρογόνωσης Al/Ni. Προηγμένα Λειτουργικά Υλικά 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

Μετεστεροποίηση βιοντίζελ με χρήση καταλύτη MgO

Εφαρμογή υπερήχων:
Η αντίδραση μετεστεροποίησης μελετήθηκε υπό συνεχή ανάμειξη υπερήχων με τον υπερηχητικό UP200S για διαφορετικές παραμέτρους όπως η ποσότητα καταλύτη, η μοριακή αναλογία μεθανόλης και ελαίου, η θερμοκρασία αντίδρασης και η διάρκεια αντίδρασης. Τα πειράματα παρτίδας πραγματοποιήθηκαν σε αντιδραστήρα σκληρής υάλου (300 ml, εσωτερικής διαμέτρου 7 cm) με καπάκι γειωμένο με δύο λαιμούς. Ένας λαιμός συνδέθηκε με sonotrode τιτανίου S7 (διάμετρος άκρου 7 mm) του επεξεργαστή υπερήχων UP200S (200W, 24kHz). Το πλάτος του υπερήχου ορίστηκε στο 50% με 1 κύκλο ανά δευτερόλεπτο. Το μείγμα αντίδρασης υποβλήθηκε σε υπερήχους καθ 'όλη τη διάρκεια του χρόνου αντίδρασης. Ο άλλος λαιμός του θαλάμου του αντιδραστήρα ήταν εφοδιασμένος με έναν προσαρμοσμένο, υδρόψυκτο, ανοξείδωτο συμπυκνωτή για την αναρροή της εξατμισμένης μεθανόλης. Ολόκληρη η συσκευή τοποθετήθηκε σε λουτρό λαδιού σταθερής θερμοκρασίας ελεγχόμενο από έναν αναλογικό ενσωματωμένο ελεγκτή θερμοκρασίας παραγώγου. Η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί έως και 65°C με ακρίβεια ±1°C. Χρησιμοποιημένα έλαια, 99,9% καθαρή μεθανόλη χρησιμοποιήθηκαν ως υλικό για τη μετεστεροποίηση του βιοντίζελ. Ο καπνός που εναποτέθηκε σε νανομεγέθη MgO (κορδέλα μαγνησίου) χρησιμοποιήθηκε ως καταλύτης.
Ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα μετατροπής επιτεύχθηκε σε καταλύτη 1,5% κ.β. Μοριακή αναλογία ελαίου μεθανόλης 5:1 στους 55°C, επιτεύχθηκε μετατροπή 98,7% μετά από 45 λεπτά.
Σύσταση συσκευής:
UP200S με υπερήχων sonotrode S7
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Sivakumar, Π.; Sankaranarayanan, Σ.; Renganathan, Σ.; Sivakumar, P.(): Μελέτες για την παραγωγή σονοχημικού βιοντίζελ με χρήση καταλύτη νανο MgO εναποτιθέμενου καπνού. Δελτίο Μηχανικής Χημικών Αντιδράσεων & Κατάλυση 8/ 2, 2013. 89 – 96.

Νανοσύνθετη σύνθεση καδμίου(II)-θειοακεταμιδίου

Εφαρμογή υπερήχων:
Νανοσύνθετα υλικά καδμίου(II)-θειοακεταμιδίου συντέθηκαν παρουσία και απουσία πολυβινυλικής αλκοόλης μέσω sonochemical οδού. Για τη sonochemical σύνθεση (sono-σύνθεση), 0,532 g διένυδρου οξικού καδμίου (II) (Cd(CH3COO)2,2H2O), 0,148 g θειοακεταμιδίου (TAA, CH3CSNH2) και 0,664 g ιωδιούχου καλίου (KI) διαλύθηκαν σε 20mL δισαπεσταγμένου απιονισμένου νερού. Αυτή η λύση υπερήχων με έναν υπερηχητικό τύπο ανιχνευτή υψηλής ισχύος UP400S (24 kHz, 400W) σε θερμοκρασία δωματίου για 1 ώρα. Κατά τη διάρκεια της υπερήχησης του μείγματος αντίδρασης, η θερμοκρασία αυξήθηκε στους 70-80degC όπως μετρήθηκε από ένα θερμοστοιχείο σιδήρου-κωνσταντίνης. Μετά από μία ώρα σχηματίστηκε ένα λαμπερό κίτρινο ίζημα. Απομονώθηκε με φυγοκέντρηση (4.000 σ.α.λ., 15 λεπτά), πλύθηκε με δισαπεσταγμένο νερό και στη συνέχεια με απόλυτη αιθανόλη για να απομακρυνθούν οι υπολειμματικές ακαθαρσίες και τελικά ξηράνθηκε στον αέρα (απόδοση: 0,915 g, 68%). Δεκ. σελ.200°C. Για την παρασκευή πολυμερούς νανοσύνθετου, διαλύθηκαν 1,992 g πολυβινυλικής αλκοόλης σε 20 mL διπλά απεσταγμένου απιονισμένου νερού και στη συνέχεια προστέθηκαν στο παραπάνω διάλυμα. Αυτό το μείγμα ακτινοβολήθηκε υπερηχητικά με τον υπερηχητικό καθετήρα UP400S για 1 ώρα όταν σχηματίστηκε ένα λαμπερό πορτοκαλί προϊόν.
Τα αποτελέσματα SEM έδειξαν ότι παρουσία PVA τα μεγέθη των σωματιδίων μειώθηκαν από περίπου 38 nm σε 25 nm. Στη συνέχεια συνθέσαμε εξαγωνικά νανοσωματίδια CdS με σφαιρική μορφολογία από θερμική αποσύνθεση του πολυμερούς νανοσύνθετου, κάδμιο(II)-θειοακεταμίδιο/PVA ως πρόδρομη ουσία. Το μέγεθος των νανοσωματιδίων CdS μετρήθηκε τόσο από το XRD όσο και από το SEM και τα αποτελέσματα ήταν σε πολύ καλή συμφωνία μεταξύ τους.
Οι Ranjbar et al. (2013) διαπίστωσαν επίσης ότι το πολυμερές νανοσύνθετο Cd(II) είναι ένας κατάλληλος πρόδρομος για την παρασκευή νανοσωματιδίων σουλφιδίου καδμίου με ενδιαφέρουσες μορφολογίες. Όλα τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η σύνθεση υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία ως μια απλή, αποτελεσματική, χαμηλού κόστους, φιλική προς το περιβάλλον και πολύ ελπιδοφόρα μέθοδος για τη σύνθεση υλικών νανοκλίμακας χωρίς την ανάγκη ειδικών συνθηκών, όπως υψηλή θερμοκρασία, μεγάλοι χρόνοι αντίδρασης και υψηλή πίεση.
Σύσταση συσκευής:
UP400S
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Ranjbar, Μ.; Mostafa Yousefi, Μ.; Nozari, Ρ.; Sheshmani, S. (2013): Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσύνθετων καδμίου-θειοακεταμιδίου. Int. J. Nanosci. Νανοτεχνολογία. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO3 – Υπερήχων επικαλυμμένο με στεατικό οξύ

Εφαρμογή υπερήχων:
Υπερηχητική επίστρωση νανο-κατακρημνισμένου CaCO₃ (NPCC) με στεατικό οξύ για τη βελτίωση της διασποράς του στο πολυμερές και τη μείωση της συσσωμάτωσης. 2g μη επικαλυμμένου νανοκατακρημνισμένου CaCO₃ (NPCC) έχει υπερήχων με τον υπερηχητή UP400S σε αιθανόλη 30ml. 9% κ.β. στεατικού οξέος έχει διαλυθεί σε αιθανόλη. Η αιθανόλη με στεατικό οξύ στη συνέχεια αναμίχθηκε με το ηχητικό εναιώρημα.
Σύσταση συσκευής:
UP400S με sonotrode διαμέτρου 22mm (H22D) και κυψέλη ροής με ψυκτικό μπουφάν
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Kow, Κ. W.; Αμπντουλάχ, Ε. Γ.; Aziz, Α. Ρ. (2009): Επιδράσεις των υπερήχων στην επικάλυψη νανο-κατακρημνισμένου CaCO3 με στεατικό οξύ. Ασία - Ειρηνικός Εφημερίδα της Χημικής Μηχανικής 4 / 5, 2009. 807-813.

Νιτρικό δημήτριο ντοπαρισμένο σιλάνιο

Εφαρμογή υπερήχων:
Τα πάνελ ψυχρής έλασης από ανθρακούχο χάλυβα (6,5cm, 6,5cm, 0,3cm, χημικά καθαρισμένα και μηχανικά γυαλισμένα) χρησιμοποιήθηκαν ως μεταλλικά υποστρώματα. Πριν από την εφαρμογή επίστρωσης, τα πάνελ καθαρίστηκαν υπερηχητικά με ακετόνη και στη συνέχεια καθαρίστηκαν με αλκαλικό διάλυμα (διάλυμα 0.3mol L1 NaOH) στους 60 ° C για 10 λεπτά. Για χρήση ως εκκινητής, πριν από την προεπεξεργασία του υποστρώματος, ένα τυπικό σκεύασμα που περιελάμβανε 50 μέρη γ-γλυκιδοξυπροπυλοτριμεθοξυσιλανίου (γ-GPS) αραιώθηκε με περίπου 950 μέρη μεθανόλης, σε pH 4,5 (προσαρμοσμένο με οξικό οξύ) και επέτρεψε την υδρόλυση του σιλανίου. Η διαδικασία παρασκευής για ντοπαρισμένο σιλάνιο με χρωστικές νιτρικού δημητρίου ήταν η ίδια, εκτός από το ότι 1, 2, 3% κ.β. νιτρικού δημητρίου προστέθηκε στο διάλυμα μεθανόλης πριν από την προσθήκη (γ-GPS), τότε αυτό το διάλυμα αναμίχθηκε με αναδευτήρα έλικα στις 1600 σ.α.λ. για 30 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου. Στη συνέχεια, οι διασπορές που περιέχουν νιτρικό δημήτριο υποβλήθηκαν σε υπερήχους για 30 λεπτά στους 40 ° C με εξωτερικό λουτρό ψύξης. Η διαδικασία υπερήχων πραγματοποιήθηκε με τον υπερηχητικό UIP1000hd (1000W, 20 kHz) με ισχύ υπερήχων εισόδου περίπου 1 W / mL. Πραγματοποιήθηκε προεπεξεργασία υποστρώματος με έκπλυση κάθε πάνελ για 100 sec. με το κατάλληλο διάλυμα σιλανίου. Μετά την επεξεργασία, τα πάνελ αφέθηκαν να στεγνώσουν σε θερμοκρασία δωματίου για 24 ώρες, κατόπιν τα προεπεξεργασμένα πάνελ επικαλύφθηκαν με εποξικό εποξικό δύο πακέτων αμίνης. (Epon 828, κέλυφος Co.) για να φτιάξετε πάχος υγρού φιλμ 90μm. Τα εποξειδικά επικαλυμμένα πάνελ αφέθηκαν να σκληρύνουν για 1 ώρα στους 115 ° C, μετά τη σκλήρυνση των εποξειδικών επικαλύψεων. Το πάχος του ξηρού φιλμ ήταν περίπου 60μm.
Σύσταση συσκευής:
UIP1000hd
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Zaferani, S.H.; Πεϊκάρη, Μ.; Zaarei, Δ.; Danaei, I. (2013): Ηλεκτροχημικές επιδράσεις των προεπεξεργασιών σιλανίου που περιέχουν νιτρικό δημήτριο στις ιδιότητες καθοδικής αποκόλλησης εποξειδικού επικαλυμμένου χάλυβα. Εφημερίδα της Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Πλαίσια χαλκού-αλουμινίου: Σύνθεση πορωδών πλαισίων Cu-Al

Εφαρμογή υπερήχων:
Το πορώδες χαλκό-αλουμίνιο σταθεροποιημένο από οξείδιο μετάλλου είναι ένας πολλά υποσχόμενος νέος εναλλακτικός καταλύτης για την αφυδρογόνωση προπανίου, ο οποίος είναι απαλλαγμένος από ευγενή ή επικίνδυνα μέταλλα. Η δομή του οξειδωμένου πορώδους κράματος Cu-Al (μεταλλικός σπόγγος) είναι παρόμοια με τα μέταλλα τύπου Raney. Ο υπέρηχος υψηλής ισχύος είναι ένα πράσινο εργαλείο χημείας για τη σύνθεση πορωδών πλαισίων χαλκού-αλουμινίου σταθεροποιημένων με οξείδιο μετάλλου. Είναι φθηνά (κόστος παραγωγής περίπου 3 ευρώ / λίτρο) και η μέθοδος μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί. Αυτά τα νέα πορώδη υλικά (ή "μεταλλικά σφουγγάρια") έχουν όγκο κράματος και οξειδωμένη επιφάνεια και μπορούν να καταλύσουν την αφυδρογόνωση προπανίου σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Διαδικασία για την προετοιμασία του καταλύτη υπερήχων:
Πέντε γραμμάρια σκόνης κράματος Al-Cu διασκορπίστηκαν σε υπερκαθαρό νερό (50mL) και υπερήχων για 60 λεπτά με τον υπερηχητή τύπου Hielscher UIP1000hd (20kHz, μέγιστη ισχύς εξόδου 1000W). Η συσκευή τύπου αισθητήρα υπερήχων ήταν εξοπλισμένη με sonotrode BS2d22 (περιοχή άκρου 3.8cm²) και το αναμνηστικό κέρατο B2–1.2. Η μέγιστη ένταση υπολογίστηκε σε 57 W/cm² σε μηχανικό πλάτος 81μm. Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας το δείγμα ψύχθηκε σε λουτρό πάγου. Μετά την επεξεργασία, το δείγμα ξηράνθηκε στους 120°C επί 24 ώρες.
Σύσταση συσκευής:
UIP1000hd με sonotrode BS2d22 και αναμνηστικό κέρατο B2–1.2
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Σαντιάγο; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): Νέοι και αποτελεσματικοί καταλύτες αφυδρογόνωσης χαλκού-αλουμινίου προπανίου. Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254-12256.

Αποικοδόμηση φθολοκυανίνης χαλκού

Εφαρμογή υπερήχων:
Αποχρωματισμός και καταστροφή μεταλλοφθαλοκυανινών
Η φθολοκυανίνη χαλκού υπερήχων με νερό και οργανικούς διαλύτες σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση παρουσία καταλυτικής ποσότητας οξειδωτικού χρησιμοποιώντας τον υπερηχητικό 500W UIP500hd με πτυσσόμενο θάλαμο σε επίπεδο ισχύος 37-59 W / cm²: 5 mL δείγματος (100 mg / L), 50 D / D νερό με χολοφόρμιο και πυριδίνη στο 60% του πλάτους υπερήχων. Θερμοκρασία αντίδρασης: 20°C.
Σύσταση συσκευής:
UIP500hd

Χρυσός: Μορφολογική τροποποίηση νανοσωματιδίων χρυσού

Εφαρμογή υπερήχων:
Τα νανοσωματίδια χρυσού τροποποιήθηκαν μορφολογικά υπό έντονη υπερηχητική ακτινοβολία. Για τη σύντηξη νανοσωματιδίων χρυσού σε μια δομή που μοιάζει με αλτήρα, μια υπερηχητική επεξεργασία 20 λεπτών σε καθαρό νερό και παρουσία επιφανειοδραστικών ουσιών βρέθηκε επαρκής. Μετά από 60 λεπτά υπερήχων, τα νανοσωματίδια χρυσού αποκτούν μια δομή που μοιάζει με σκουλήκι ή δακτυλιοειδή στο νερό. Συντηγμένα νανοσωματίδια με σφαιρικά ή ωοειδή σχήματα σχηματίστηκαν υπερηχητικά παρουσία διαλύματος δωδεκυλοθειικού νατρίου ή δωδεκυλαμίνης.
Πρωτόκολλο της θεραπείας με υπερήχους:
Για την υπερηχητική τροποποίηση, το κολλοειδές διάλυμα χρυσού, που αποτελείται από προσχηματισμένα νανοσωματίδια χρυσού προστατευμένα από κιτρικό άλας με μέση διάμετρο 25nm (± 7nm), υποβλήθηκαν σε υπερήχους σε κλειστό θάλαμο αντιδραστήρα (όγκος περίπου 50mL). Το κολλοειδές διάλυμα χρυσού (0,97 mmol· L^-1) ακτινοβολήθηκε με υπερήχους σε υψηλή ένταση (40 W/cm^-2) χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό Hielscher UIP1000hdT (20kHz, 1000W) εξοπλισμένο με κράμα τιτανίου sonotrode BS2d18 (διάμετρος άκρου 0,7 ιντσών), το οποίο βυθίστηκε περίπου 2 cm κάτω από την επιφάνεια του διαλύματος με υπερήχους. Ο κολλοειδής χρυσός αεριοποιήθηκε με αργό (O₂ < 2 ppmv, υγρό αέρα) 20 λεπτά πριν και κατά τη διάρκεια της υπερήχησης με ρυθμό 200 mL·min^-1 για την εξάλειψη του οξυγόνου στο διάλυμα. Μια μερίδα 35 mL κάθε επιφανειοδραστικού διαλύματος χωρίς προσθήκη διυδρικού κιτρικού τρινατρίου προστέθηκε με 15 mL προσχηματισμένου κολλοειδούς χρυσού, με φυσαλίδες αερίου αργού 20 λεπτά πριν και κατά τη διάρκεια της θεραπείας με υπερήχους.
Σύσταση συσκευής:
UIP1000hd με sonotrode BS2d18 και αντιδραστήρα κυψελών ροής
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Radziuk, Δ.; Grigoriev, Δ.; Zhang, W.; Su, Δ.; Möhwald, Η.; Shchukin, D. (2010): Σύντηξη με υπερήχους προσχηματισμένων νανοσωματιδίων χρυσού. Εφημερίδα της Φυσικοχημείας C 114, 2010. 1835–1843.

Ανόργανο λίπασμα – Έκπλυση Cu, Cd και Pb για ανάλυση

Εφαρμογή υπερήχων:
Εκχύλιση Cu, Cd και Pb από ανόργανα λιπάσματα για αναλυτικούς σκοπούς:
Για την εκχύλιση με υπερήχους χαλκού, μολύβδου και καδμίου, δείγματα που περιέχουν ένα μείγμα λιπάσματος και διαλύτη υποβάλλονται σε υπερήχους με μια συσκευή υπερήχων όπως ο υπερηχητικός VialTweeter για έμμεση υπερήχηση. Τα δείγματα λιπασμάτων υποβλήθηκαν σε υπερήχους παρουσία 2mL 50% (v / v) HNO₃ σε γυάλινους σωλήνες για 3 λεπτά. Τα εκχυλίσματα των Cu, Cd και Pb μπορούν να προσδιοριστούν με φασματομετρία ατομικής απορρόφησης φλόγας (FAAS).
Σύσταση συσκευής:
VialTweeter
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Λίμα, Α. Φ.; Ρίχτερ, Ε. Μ.; Muñoz, R. A. A. (2011): Εναλλακτική αναλυτική μέθοδος για τον προσδιορισμό μετάλλων σε ανόργανα λιπάσματα με βάση την εκχύλιση με υπερήχους. Εφημερίδα της Βραζιλιάνικης Χημικής Εταιρείας 22 / 8. 2011. 1519-1524.

Σύνθεση λατέξ

Εφαρμογή υπερήχων:
Παρασκευή λατέξ P(St-BA)
Τα σωματίδια πολυ(ακρυλικού στυρολίου-r-βουτυλίου) P(St-BA) συντέθηκαν με πολυμερισμό γαλακτώματος παρουσία επιφανειοδραστικού DBSA. 1 g DBSA διαλύθηκε αρχικά σε 100mL νερού σε φιάλη τριών λαιμών και η τιμή pH του διαλύματος προσαρμόστηκε στο 2,0. Μικτά μονομερή των 2,80g St και 8,40g BA με τον εκκινητή AIBN (0,168g) χύθηκαν στο διάλυμα DBSA. Το γαλάκτωμα O / W παρασκευάστηκε μέσω μαγνητικής ανάδευσης για 1 ώρα ακολουθούμενη από υπερήχηση με τον υπερηχητικό UIP1000hd εξοπλισμένο με υπερηχητικό κέρατο (καθετήρας / sonotrode) για άλλα 30 λεπτά. στο λουτρό πάγου. Τέλος, ο πολυμερισμός πραγματοποιήθηκε στους 90 βαθμούς Κελσίου σε λουτρό ελαίου για 2 ώρες κάτω από ατμόσφαιρα αζώτου.
Σύσταση συσκευής:
UIP1000hd
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Κατασκευή εύκαμπτων αγώγιμων μεμβρανών που προέρχονται από πολυ(3,4-αιθυλενοδιοξυθειοφαίνιο)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS) στο υπόστρωμα μη υφασμένων υφασμάτων. Χημεία και Φυσική Υλικών 143, 2013. 143-148.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με τη sono-σύνθεση του λατέξ!

Αφαίρεση μολύβδου (Sono-έκπλυση)

Εφαρμογή υπερήχων:
Υπερήχων έκπλυση μολύβδου από μολυσμένο έδαφος:
Τα πειράματα έκπλυσης υπερήχων πραγματοποιήθηκαν με έναν ομογενοποιητή υπερήχων UP400S με ηχητικό ανιχνευτή τιτανίου (διάμετρος 14mm), ο οποίος λειτουργεί σε συχνότητα 20kHz. Ο υπερηχητικός καθετήρας (sonotrode) βαθμονομήθηκε θερμιδομετρικά με την ένταση υπερήχων ρυθμισμένη στα 51 ± 0,4 W cm^-2 για όλα τα πειράματα έκπλυσης sono. Τα πειράματα έκπλυσης με σόνο θερμοστατήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα γυάλινο κύτταρο με επίπεδο πυθμένα στους 25 ± 1°C. Τρία συστήματα χρησιμοποιήθηκαν ως διαλύματα έκπλυσης εδάφους (0.1L) υπό υπερήχους: 6 mL 0.3 mol L^-2 διαλύματος οξικού οξέος (pH 3,24), διαλύματος νιτρικού οξέος 3% (v/v) (pH 0,17) και ρυθμιστικού διαλύματος οξικού οξέος/οξικού οξέος (pH 4,79) παρασκευασμένου με ανάμιξη 60mL 0f 0,3 mol L^-1 οξικό οξύ με 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Μετά τη διαδικασία έκπλυσης sono, τα δείγματα διηθήθηκαν με διηθητικό χαρτί για να διαχωριστεί το διάλυμα στραγγισμάτων από το έδαφος, ακολουθούμενη από ηλεκτροαπόθεση μολύβδου του διαλύματος στραγγισμάτων και πέψη του εδάφους μετά την εφαρμογή υπερήχων.
Ο υπέρηχος έχει αποδειχθεί ότι είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για την ενίσχυση των στραγγισμάτων μολύβδου από το μολυσμένο έδαφος. Ο υπέρηχος είναι επίσης μια αποτελεσματική μέθοδος για την σχεδόν ολική απομάκρυνση του εκχυλίσιμου μολύβδου από το έδαφος με αποτέλεσμα ένα πολύ λιγότερο επικίνδυνο έδαφος.
Σύσταση συσκευής:
UP400S με sonotrode H14
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Sandoval-González, Α.; Silva-Martínez, Σ.; Blass-Amador, G. (2007): Έκπλυση υπερήχων και ηλεκτροχημική επεξεργασία σε συνδυασμό για χώμα αφαίρεσης μολύβδου. Εφημερίδα των νέων υλικών για ηλεκτροχημικά συστήματα 10, 2007. 195-199.

PbS – Σύνθεση νανοσωματιδίων σουλφιδίου μολύβδου

Εφαρμογή υπερήχων:
Σε θερμοκρασία δωματίου, 0,151 g οξικού μολύβδου (Pb(CH)₃COO)2.3H₂O) και 0,03 g TAA (CH₃CSNH₂) προστέθηκαν σε 5mL ιοντικού υγρού, [EMIM] [EtSO₄], και 15mL διπλού απεσταγμένου νερού σε ποτήρι ζέσεως 50mL που επιβάλλεται σε υπερηχητική ακτινοβολία με τον υπερηχητικό υπερηχητή Hielscher UP200S για 7 λεπτά. Η άκρη του υπερηχητικού καθετήρα / sonotrode S1 βυθίστηκε απευθείας στο διάλυμα αντίδρασης. Το σχηματισμένο εναιώρημα σκούρου καφέ χρώματος φυγοκεντρήθηκε για να βγει το ίζημα και πλύθηκε δύο φορές με διπλά απεσταγμένο νερό και αιθανόλη αντίστοιχα για να απομακρυνθούν τα αντιδραστήρια που δεν αντέδρασαν. Για να διερευνηθεί η επίδραση του υπερήχου στις ιδιότητες των προϊόντων, παρασκευάστηκε ένα ακόμη συγκριτικό δείγμα, διατηρώντας σταθερές τις παραμέτρους αντίδρασης, εκτός από το ότι το προϊόν παρασκευάζεται σε συνεχή ανάδευση για 24 ώρες χωρίς τη βοήθεια υπερηχητικής ακτινοβολίας.
Υπερήχων-υποβοηθούμενη σύνθεση σε υδατικό ιοντικό υγρό σε θερμοκρασία δωματίου προτάθηκε για την παρασκευή νανοσωματιδίων PbS. Αυτή η φιλική προς το περιβάλλον πράσινη μέθοδος θερμοκρασίας δωματίου είναι γρήγορη και χωρίς πρότυπα, γεγονός που μειώνει σημαντικά το χρόνο σύνθεσης και αποφεύγει τις περίπλοκες συνθετικές διαδικασίες. Τα νανοσμήνη όπως παρασκευάστηκαν δείχνουν μια τεράστια μπλε μετατόπιση 3,86 eV που μπορεί να αποδοθεί στο πολύ μικρό μέγεθος σωματιδίων και στην επίδραση του κβαντικού περιορισμού.
Σύσταση συσκευής:
UP200S
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Behboudnia, Μ.; Habibi-Yangjeh, Α.; Jafari-Tarzanag, Γ.; Khodayari, Α. (2008): Εύκολη και σε θερμοκρασία δωματίου προετοιμασία και χαρακτηρισμός νανοσωματιδίων PbS σε υδατικό [EMIM] [EtSO4] ιοντικό υγρό χρησιμοποιώντας υπερηχητική ακτινοβολία. Δελτίο της Κορεατικής Χημικής Εταιρείας 29 / 1, 2008. 53-56.

αποικοδόμηση φαινόλης

Εφαρμογή υπερήχων:
Οι Rokhina et al. (2013) χρησιμοποίησαν το συνδυασμό υπεροξικού οξέος (PAA) και ετερογενούς καταλύτη (MnO₂) για την αποικοδόμηση της φαινόλης σε υδατικό διάλυμα υπό ακτινοβόληση με υπερήχους. Υπερήχους πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ένα 400W ανιχνευτή-τύπου υπερήχων UP400S, η οποία είναι ικανή να υπερήχων είτε συνεχώς είτε σε λειτουργία παλμού (δηλ. 4 sec. on και 2 sec. off) σε σταθερή συχνότητα 24 kHz. Η υπολογισμένη συνολική ισχύς εισόδου, η πυκνότητα ισχύος και η ένταση ισχύος που διαχέονται στο σύστημα ήταν 20 W, 9,5×10^-2 W/cm^-3και 14,3 W/cm^-2αντίστοιχα. Η σταθερή ισχύς έχει χρησιμοποιηθεί καθ 'όλη τη διάρκεια των πειραμάτων. Η μονάδα κυκλοφορητή εμβάπτισης χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο της θερμοκρασίας μέσα στον αντιδραστήρα. Ο πραγματικός χρόνος υπερήχων ήταν 4 ώρες, αν και ο πραγματικός χρόνος αντίδρασης ήταν 6 ώρες λόγω της λειτουργίας σε παλμική λειτουργία. Σε ένα τυπικό πείραμα, ο γυάλινος αντιδραστήρας γέμισε με 100mL διαλύματος φαινόλης (1,05 mM) και κατάλληλες δόσεις του καταλύτη MnO2 και PAA (2%), που κυμαίνονταν μεταξύ 0-2 g L^-1 και 0-150 ppm, αντίστοιχα. Όλες οι αντιδράσεις πραγματοποιήθηκαν σε ουδέτερο pH, ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία δωματίου (22 ± 1 °C).
Με υπερήχους, η επιφάνεια του καταλύτη αυξήθηκε με αποτέλεσμα μια 4-φορές μεγαλύτερη επιφάνεια χωρίς αλλαγή στη δομή. Οι συχνότητες κύκλου εργασιών (TOF) αυξήθηκαν από 7 x 10^-3 έως 12,2 x 10^-3 Λεπτά^-1, σε σύγκριση με τη σιωπηρή διαδικασία. Επιπλέον, δεν ανιχνεύθηκε σημαντική έκπλυση του καταλύτη. Η ισοθερμική οξείδωση της φαινόλης σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις αντιδραστηρίων έδειξε υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης της φαινόλης (έως 89%) σε ήπιες συνθήκες. Γενικά, ο υπέρηχος επιτάχυνε τη διαδικασία οξείδωσης κατά τη διάρκεια των πρώτων 60 λεπτών (70% της απομάκρυνσης φαινόλης έναντι 40% κατά τη διάρκεια της σιωπηλής θεραπείας).
Σύσταση συσκευής:
UP400S
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Rokhina, Ε. Β.; Makarova, Κ.; Lahtinen, Μ.; Golovina, Ε. Α.; Van As, Η.; Virkutyte, J. (2013): MnO με υπερήχους₂ Καταλυμένη ομόλυση υπεροξικού οξέος για αποικοδόμηση φαινόλης: Η αξιολόγηση της χημείας και της κινητικής της διεργασίας. Περιοδικό Χημικής Μηχανικής 221, 2013. 476–486.

Φαινόλη: Οξείδωση φαινόλης χρησιμοποιώντας RuI₃ ως καταλύτης

Εφαρμογή υπερήχων:
Ετερογενής υδατική οξείδωση φαινόλης πάνω από RuI₃ με υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂): Η καταλυτική οξείδωση της φαινόλης (100 ppm) πάνω από RuI₃ ως καταλύτης μελετήθηκε σε γυάλινο αντιδραστήρα 100 mL εξοπλισμένο με μαγνητικό αναδευτήρα και ρυθμιστή θερμοκρασίας. Το μείγμα αντίδρασης αναδεύτηκε με ταχύτητα 800 σ.α.λ. για 1-6 ώρες για να παρέχει πλήρη ανάμιξη για ομοιόμορφη κατανομή και πλήρη εναιώρηση των σωματιδίων των καταλυτών. Δεν πραγματοποιήθηκε μηχανική ανάδευση του διαλύματος κατά τη διάρκεια της υπερήχησης λόγω της διαταραχής που προκαλείται από την ταλάντωση και την κατάρρευση της φυσαλίδας σπηλαίωσης, παρέχοντας μια εξαιρετικά αποτελεσματική ανάμιξη. Η ακτινοβόληση υπερήχων του διαλύματος πραγματοποιήθηκε με έναν μορφοτροπέα υπερήχων UP400S εξοπλισμένο με υπερήχων (αποκαλούμενος υπερηχητικός τύπος), ικανός να λειτουργεί είτε συνεχώς είτε σε λειτουργία παλμού σε σταθερή συχνότητα 24 kHz και μέγιστη ισχύ εξόδου 400W.
Για το πείραμα, το RuI που δεν υποβλήθηκε σε θεραπεία₃ ως καταλύτης (0,5–2 gL^-1) εισήχθη ως εναιώρημα στο μέσο αντίδρασης με την ακόλουθη προσθήκη H2O2 (30%, συγκέντρωση στην περιοχή των 200–1200 ppm).
Οι Rokhina et al. διαπίστωσαν στη μελέτη τους ότι η υπερηχητική ακτινοβολία έπαιξε εξέχοντα ρόλο στην τροποποίηση των ιδιοτήτων υφής του καταλύτη, παράγοντας τη μικροπορώδη δομή με μεγαλύτερη επιφάνεια ως αποτέλεσμα του κατακερματισμού των σωματιδίων του καταλύτη. Επιπλέον, είχε διαφημιστικό αποτέλεσμα, εμποδίζοντας τη συσσωμάτωση των σωματιδίων καταλύτη και βελτιώνοντας την προσβασιμότητα της φαινόλης και του υπεροξειδίου του υδρογόνου στις ενεργές θέσεις του καταλύτη.
Η διπλάσια αύξηση της αποτελεσματικότητας της διεργασίας με υπερήχους σε σύγκριση με τη διαδικασία σιωπηλής οξείδωσης αποδόθηκε στη βελτιωμένη καταλυτική συμπεριφορά του καταλύτη και στη δημιουργία οξειδωτικών ειδών όπως •OH, •HO2 και •I₂ μέσω δεσμών υδρογόνου, διάσπασης και ανασυνδυασμού ριζών.
Σύσταση συσκευής:
UP400S
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Rokhina, Ε. Β.; Lahtinen, Μ.; Nolte, Μ. Κ. Μ.; Virkutyte, J. (2009): Υπερήχων-υποβοηθούμενη ετερογενής ρουθήνιο καταλύεται υγρή οξείδωση υπεροξειδίου της φαινόλης. Εφαρμοσμένη Κατάλυση Β: Περιβαλλοντική 87, 2009. 162– 170.

Σωματίδια Ag/ZnO με επικάλυψη PLA

Εφαρμογή υπερήχων:
Επίστρωση PLA σωματιδίων Ag/ZnO: Μικρο- και υπομικροσωματίδια Ag/ZnO επικαλυμμένα με PLA παρασκευάστηκαν με την τεχνική εξάτμισης διαλύτη γαλακτώματος ελαίου σε νερό. Αυτή η μέθοδος πραγματοποιήθηκε με τον ακόλουθο τρόπο. Πρώτον, τα 400 mg πολυμερούς διαλύθηκαν σε 4 ml χλωροφορμίου. Η προκύπτουσα συγκέντρωση πολυμερούς στο χλωροφόρμιο ήταν 100 mg/ml. Δεύτερον, το πολυμερές διάλυμα γαλακτωματοποιήθηκε σε υδατικό διάλυμα διαφόρων επιφανειοδραστικών συστημάτων (γαλακτωματοποιητικός παράγοντας, PVA 8-88) υπό συνεχή ανάδευση με ομογενοποιητή με ταχύτητα ανάδευσης 24.000 σ.α.λ. Το μείγμα αναδεύτηκε για 5 λεπτά και κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου το γαλάκτωμα σχηματισμού ψύχθηκε με πάγο. Η αναλογία μεταξύ υδατικού διαλύματος επιφανειοδραστικής ουσίας και χλωροφορμικού διαλύματος PLA ήταν πανομοιότυπη σε όλα τα πειράματα (4:1). Στη συνέχεια, το ληφθέν γαλάκτωμα υπερ-υπερήχων από μια συσκευή τύπου υπερήχων UP400S (400W, 24kHz) για 5 λεπτά. σε κύκλο 0,5 και πλάτος 35%. Τέλος, το παρασκευασμένο γαλάκτωμα μεταφέρθηκε στη φιάλη Erlenmeyer, αναδεύτηκε και ο οργανικός διαλύτης εξατμίστηκε από το γαλάκτωμα υπό μειωμένη πίεση, γεγονός που τελικά οδηγεί στο σχηματισμό εναιωρήματος σωματιδίων. Μετά την απομάκρυνση του διαλύτη, το εναιώρημα φυγοκεντρήθηκε τρεις φορές για να απομακρυνθεί ο γαλακτωματοποιητής.
Σύσταση συσκευής:
UP400S
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Kucharczyk, Π.; Sedlarik, Β.; Stloukal, Π.; Bazant, Π.; Koutny, Μ.; Gregorova, Α.; Kreuh, Δ.; Kuritka, Ι. (2011): Πολυ (L-γαλακτικό οξύ) επικαλυμμένα με φούρνο μικροκυμάτων συνθέτουν υβριδικά αντιβακτηριακά σωματίδια. Nanocon 2011.

Σύνθετο πολυανιλίνης

Εφαρμογή υπερήχων:
Παρασκευή σύνθετου νανο-πολυανιλίνης (SPAni) με βάση το νερό (Sc-WB)
Για την παρασκευή του σύνθετου SPAni με βάση το νερό, 0,3 gr SPAni, που συντέθηκε χρησιμοποιώντας επιτόπιο πολυμερισμό σε μέσο ScCO2, αραιώθηκε με νερό και υπερήχων για 2 λεπτά από έναν ομογενοποιητή υπερήχων 1000W UIP1000hd. Στη συνέχεια, το προϊόν εναιωρήματος ομογενοποιήθηκε προσθέτοντας 125 gr μήτρας σκληρυντή με βάση το νερό για 15 λεπτά και η τελική υπερήχηση πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασία περιβάλλοντος για 5 λεπτά.
Σύσταση συσκευής:
UIP1000hd
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Bagherzadeh, Μ.Ρ.; Mousavinejad, Τ.; Akbarinezhad, Ε.; Ghanbarzadeh, A. (2013): Προστατευτική απόδοση εποξειδικής επίστρωσης με βάση το νερό που περιέχει ScCO2 συνθετική αυτο-ντοπαρισμένη νανοπολυανιλίνη. 2013.

Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες: Ηχοχημική αποδόμηση ναφθαλινίου, ακεναφυλενίου και φαινανθρενίου

Εφαρμογή υπερήχων:
Για τη sonochemical αποδόμηση των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (PAH) ναφθαλινίου, ακεναφθυλενίου και φαινανθρενίου στο νερό, μείγματα δειγμάτων υποβλήθηκαν σε υπερήχους στους 20◦C και 50 μg/l κάθε στοχευόμενου PAH (150 μg/l συνολικής αρχικής συγκέντρωσης). Υπερήχους εφαρμόστηκε από έναν υπερηχητικό τύπο κέρατος UP400S (400W, 24kHz), η οποία είναι ικανή να λειτουργεί είτε σε συνεχή είτε σε παλμική λειτουργία. Ο υπερηχητής UP400S ήταν εξοπλισμένος με αισθητήρα τιτανίου H7 με άκρη διαμέτρου 7 mm. Οι αντιδράσεις διεξήχθησαν σε κυλινδρικό γυάλινο δοχείο αντίδρασης 200 mL με το κέρατο τιτανίου τοποθετημένο στην κορυφή του δοχείου αντίδρασης και σφραγισμένο χρησιμοποιώντας δακτυλίους Ο και βαλβίδα τεφλόν. Το δοχείο αντίδρασης τοποθετήθηκε σε υδατόλουτρο για τον έλεγχο της θερμοκρασίας της διεργασίας. Για να αποφευχθούν τυχόν φωτοχημικές αντιδράσεις, το δοχείο καλύφθηκε με αλουμινόχαρτο.
Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν ότι η μετατροπή των PAH αυξάνεται με την αύξηση της διάρκειας υπερήχων.
Για ναφθαλίνη, η υπερηχητικά υποβοηθούμενη μετατροπή (ισχύς υπερήχων ρυθμισμένη σε 150W) αυξήθηκε από 77.6% που επιτεύχθηκε μετά από 30 λεπτά. υπερήχηση σε 84.4% μετά από 60 λεπτά. υπερήχηση.
Για το ακεναφθυλένιο, η υπερηχητικά υποβοηθούμενη μετατροπή (ισχύς υπερήχων ρυθμισμένη σε 150W) αυξήθηκε από 77.6% που επιτεύχθηκε μετά από 30 λεπτά. υπερήχηση με ισχύ υπερήχων 150W σε 84.4% μετά από 60 λεπτά. υπερήχηση με υπερήχους 150W αυξήθηκε από 80.7% που επιτεύχθηκε μετά από 30 λεπτά. υπερήχηση με ισχύ υπερήχων 150W σε 96.6% μετά από 60 λεπτά. υπερήχηση.
Για φαινανθρένιο, η υπερηχητικά υποβοηθούμενη μετατροπή (ισχύς υπερήχων ρυθμισμένη σε 150W) αυξήθηκε από 73.8% που επιτεύχθηκε μετά από 30 min. υπερήχηση σε 83.0% μετά από 60 min. υπερήχηση.
Για να ενισχυθεί η αποτελεσματικότητα της αποικοδόμησης, το υπεροξείδιο του υδρογόνου μπορεί να χρησιμοποιηθεί πιο αποτελεσματικά όταν προστίθεται ιόν σιδήρου. Η προσθήκη ιόντων σιδήρου έχει αποδειχθεί ότι έχει συνεργικά αποτελέσματα που προσομοιώνουν μια αντίδραση τύπου Fenton.
Σύσταση συσκευής:
UP400S με H7
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Ψυλλάκης, Ε.; Γούλα, Γ.; Καλογεράκης, Ν.; Μαντζαβίνος, Δ. (2004): Αποικοδόμηση πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων σε υδατικά διαλύματα με ακτινοβολία υπερήχων. Εφημερίδα των επικίνδυνων υλικών B108, 2004. 95–102.

Αφαίρεση στρώματος οξειδίου από υποστρώματα

Εφαρμογή υπερήχων:
Για την προετοιμασία του υποστρώματος πριν από την ανάπτυξη νανοκαλωδίων CuO σε υποστρώματα Cu, το εγγενές στρώμα οξειδίου στην επιφάνεια Cu αφαιρέθηκε με υπερήχους του δείγματος σε υδροχλωρικό οξύ 0,7 M για 2 λεπτά. με Hielscher UP200S. Το δείγμα καθαρίστηκε υπερηχητικά σε ακετόνη για 5 λεπτά. για να απομακρυνθούν οι οργανικοί ρύποι, ξεπλύθηκε καλά με απιονισμένο (DI) νερό και στεγνώθηκε σε πεπιεσμένο αέρα.
Σύσταση συσκευής:
UP200S ή UP200St
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
Mashock, Μ.; Yu, Κ.; Cui, Σ.; Μάο, Σ.; Lu, Γ.; Chen, J. (2012): Διαμόρφωση ιδιοτήτων ανίχνευσης αερίου νανοκαλωδίων CuO μέσω δημιουργίας διακριτών νανομεγεθών p−n συνδέσεων στις επιφάνειές τους. ACS Εφαρμοσμένα Υλικά & Διεπαφές 4, 2012. 4192−4199.

Πειράματα βολταμετρίας

Εφαρμογή υπερήχων:
Για πειράματα βολταμετρίας ενισχυμένα με υπερήχους, χρησιμοποιήθηκε ένας υπερηχητικός Hielscher 200 watts UP200S εξοπλισμένος με γυάλινο κέρατο (άκρη διαμέτρου 13 mm). Το υπερηχογράφημα εφαρμόστηκε με ένταση 8 W/cm^–2.
Λόγω του αργού ρυθμού διάχυσης νανοσωματιδίων σε υδατικά διαλύματα και του μεγάλου αριθμού οξειδοαναγωγικών κέντρων ανά νανοσωματίδιο, η βολταμετρία φάσης άμεσου διαλύματος των νανοσωματιδίων κυριαρχείται από επιδράσεις προσρόφησης. Προκειμένου να ανιχνευθούν νανοσωματίδια χωρίς συσσώρευση λόγω προσρόφησης, πρέπει να επιλεγεί μια πειραματική προσέγγιση με (i) επαρκώς υψηλή συγκέντρωση νανοσωματιδίων, (ii) μικρά ηλεκτρόδια για τη βελτίωση της αναλογίας σήματος προς πίσω από το έδαφος ή (iii) πολύ γρήγορη μεταφορά μάζας.
Ως εκ τούτου, οι McKenzie et al. (2012) χρησιμοποίησαν υπερήχους ισχύος για να βελτιώσουν δραστικά τον ρυθμό μαζικής μεταφοράς νανοσωματιδίων προς την επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Στην πειραματική τους ρύθμιση, το ηλεκτρόδιο εκτίθεται άμεσα σε υπερήχους υψηλής έντασης με απόσταση ηλεκτροδίου προς κόρνα 5 mm και 8 W/cm^–2 ένταση υπερήχων με αποτέλεσμα την ανάδευση και τον καθαρισμό της σπηλαίωσης. Ένα δοκιμαστικό οξειδοαναγωγικό σύστημα, η αναγωγή ενός ηλεκτρονίου του Ru(NH3)₆³⁺ σε υδατικό 0,1 M KCl, χρησιμοποιήθηκε για τη βαθμονόμηση του ρυθμού μαζικής μεταφοράς που επιτεύχθηκε υπό αυτές τις συνθήκες.
Σύσταση συσκευής:
UP200S ή UP200St
Βιβλιογραφία/ Ερευνητική Εργασία:
McKenzie, Κ. J.; Marken, F. (2001): Άμεση ηλεκτροχημεία νανοσωματιδίων Fe2O3 σε υδατικό διάλυμα και προσροφημένο σε οξείδιο ινδίου ντοπαρισμένο με κασσίτερο. Καθαρή Εφαρμοσμένη Χημεία, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

Υπερήχων για ηχοχημικές αντιδράσεις από εργαστήριο σε βιομηχανική κλίμακα

Hielscher προσφέρει το πλήρες φάσμα των υπερήχων από το φορητό ομογενοποιητή εργαστήριο μέχρι πλήρη βιομηχανική υπερήχων για ρεύματα μεγάλου όγκου. Όλα τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν σε μικρή κλίμακα κατά τη διάρκεια της δοκιμής, R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Hielscher υπερήχων είναι αξιόπιστα, στιβαρά και κατασκευασμένα για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία.
Ρωτήστε μας, πώς να αξιολογήσετε, να βελτιστοποιήσετε και να κλιμακώσετε τη διαδικασία σας! Είμαστε στην ευχάριστη θέση να σας εξυπηρετήσουμε σε όλα τα στάδια – Από τις πρώτες δοκιμές και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας έως την εγκατάσταση στη βιομηχανική γραμμή παραγωγής σας!