Síntesis sonoelectroquímica de nanopartículas

La síntesis electroquímica de nanopartículas promovida por ultrasonidos es una ruta muy eficaz y rentable para producir nanopartículas de alta calidad a gran escala. La síntesis sonoelectroquímica, también conocida como sonoelectrodeposición, permite preparar nanoestructuras de diversos materiales y formas.

Síntesis sonoelectroquímica y sonoelectrodeposición de nanopartículas

La síntesis sonoelectroquímica o sonoelectrodeposición es una técnica utilizada para producir nanopartículas metálicas aplicando ultrasonidos de alta potencia durante el proceso de electrodeposición con el fin de promover la transferencia de masa de las nanopartículas en crecimiento en la superficie del cátodo y la solución circundante.
Para la síntesis sonoelectroquímica o la sonoelectrodeposición de nanopartículas, se combinan los efectos de la sonoquímica con el proceso de electrodeposición. Los efectos sonoelectroquímicos de las potentes ondas ultrasónicas y la cavitación acústica resultante en las reacciones químicas se deben a temperaturas y presiones muy elevadas, y a sus respectivos diferenciales, que se desarrollan dentro y alrededor de las burbujas de cavitación que se colapsan. Al combinar la sonoquímica con la electroquímica, la sonoelectroquímica ofrece efectos conjuntos como la mejora de la transferencia de masa, la limpieza superficial de las superficies de los electrodos, la desgasificación de la solución, así como el aumento de la velocidad de reacción. En conjunto, la síntesis sonoelectroquímica de nanopartículas (sonoelectrodeposición) destaca por los altos rendimientos de nanopartículas de alta calidad, que pueden producirse en condiciones suaves en un proceso rápido y rentable. Los parámetros de proceso de la sonoelectroquímica y la sonoelectrodeposición permiten influir en el tamaño y la morfología de las partículas.
Más información sobre la deposición sonoelectroquímica de nanopartículas y materiales nanoestructurados.

¿Cómo funciona la síntesis sonoelectroquímica / sonoelectrodeposición?

La configuración básica de un sistema de sonoelectrodeposición para la síntesis sonoelectroquímica de nanopartículas es bastante sencilla. La única diferencia entre un sistema de sonoelectrodeposición y uno de electrodeposición es que para los electrodos del sistema de sonoelectrodeposición se utilizan sondas ultrasónicas. La sonda ultrasónica funciona como electrodo de trabajo para sintetizar nanopartículas metálicas. Uno de los principales efectos impulsores de los ultrasonidos en la sonoelectrodeposición es el aumento de la transferencia de masa entre el electrodo (cátodo y/o ánodo) y la solución circundante.
Dado que los parámetros del proceso de síntesis sonoelectroquímica y sonoelectrodeposición pueden controlarse y ajustarse con precisión, es posible sintetizar nanopartículas de tamaño y forma controlados. La síntesis sonoelectroquímica y la sonoelectrodeposición son aplicables a una amplia gama de nanopartículas metálicas y complejos nanoestructurados.

Ventajas de la síntesis sonoelectroquímica de nanopartículas

El grupo de investigación de la NTNU de los profesores Islam y Pollet resume en su artículo de investigación (2019) las principales ventajas de la producción sonoelectroquímica de nanopartículas de la siguiente manera: "(i) una gran mejora en el transporte de masa cerca del electrodo, alterando así la velocidad y, a veces, el mecanismo de las reacciones electroquímicas, (ii) una modificación de la morfología de la superficie a través de chorros de cavitación en la interfaz electrodo-electrolito, causando generalmente un aumento del área superficial y (iii) un adelgazamiento del espesor de la capa de difusión del electrodo y, por lo tanto, el agotamiento de iones." (Islam et al. 2019)

Sondas y reactores electroquímicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics es su socio experimentado desde hace muchos años para sistemas ultrasónicos de alto rendimiento en sonoquímica y sonoelectroquímica. Fabricamos y distribuimos sondas y reactores ultrasónicos de última generación, que se utilizan en todo el mundo para aplicaciones pesadas en entornos exigentes. Para la sonoelectroquímica y la sonoelectrodeposición, Hielscher ha desarrollado sondas ultrasónicas, reactores y aisladores especiales. Las sondas ultrasónicas actúan como cátodo y/o ánodo, mientras que las celdas de los reactores ultrasónicos proporcionan las condiciones óptimas para las reacciones electroquímicas. Los electrodos y celdas ultrasónicos están disponibles para sistemas galvánicos / voltaicos y electrolíticos.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los procesadores por ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son fiables en las aplicaciones de R&D y la producción. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de las reacciones inducidas sonoquímica y sonomecánicamente. Todos los ultrasonidos Hielscher’ permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los procesadores industriales de ultrasonidos de Hielscher pueden suministrar amplitudes muy elevadas y proporcionar la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones sonoelectroquímicas exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le ofrecen la posibilidad de influir con precisión en la reacción sonoelectroquímica. Durante cada ciclo de sonicación, todos los parámetros ultrasónicos se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada, de modo que cada ciclo puede evaluarse y controlarse. Sonicación óptima para las reacciones sonoelectroquímicas más eficientes.
Todos los equipos están construidos para su uso 24/7/365 a plena carga y su robustez y fiabilidad los convierten en el caballo de batalla de su proceso electroquímico. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que cumple los requisitos de su proceso sonoelectroquímico.

Máxima calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores por ultrasonidos. Todos los equipos de ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín (Alemania). La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de las sondas y reactores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher.

Póngase en contacto con nosotros e infórmenos sobre los requisitos de su proceso electroquímico. Le recomendaremos los electrodos ultrasónicos y la configuración del reactor más adecuados.