ZnO ultraheli sünteesi abil kasvatatud nanostruktuurid

Ultraheli nanoosakeste süntees on pälvinud üha suuremat tähelepanu tänu oma võimele toota kontrollitud suuruse, morfoloogia ja kristallilisusega nanomaterjale kergetes reaktsioonitingimustes. Tehnika kasutab akustilist kavitatsiooni, et tekitada lokaliseeritud kõrgeid temperatuure ja rõhku, soodustades nanoosakeste suurenenud tuumamist ja kasvu. Võrreldes tavapäraste sünteesimeetoditega pakub ultraheli süntees selliseid eeliseid nagu kiire reaktsiooni kiirus, mastaapsus ja võime täpsustada struktuurilisi omadusi, muutes reaktsiooniparameetreid.

Me kasutame ZnO nanostruktuuride sünteesi eeskujuliku juhtumina, et rõhutada ultraheli nanoosakeste sünteesi eeliseid modifitseeritud struktuuridega. Morales-Florese jt (2013) uuring uurib sonokeemilise sünteesi rolli ZnO nanostruktuuride morfoloogia kontrollimisel. Kasutades Hielscheri sondi tüüpi sonikaatorit UP400St (400 vatti, 24 kHz), näitasid teadlased, kuidas reaktsioonitingimuste, eriti pH variatsioonid mõjutavad ZnO nanostruktuuride lõplikku morfoloogiat, struktuurilisi omadusi ja fotoluminestsentsi käitumist.

Eksperimentaalne seadistamine – ZnO nanoosakeste süntees ultrahelitöötluse abil

Tsinkatsetaaadi vesilahustele (0,068 M) tehti ultraheli kiiritamine 40 W hajutatud võimsusega argooni voolu all. Reaktsiooni pH reguleeriti vahemikus 7 kuni 10, kasutades ammooniumhüdroksiidi (NH4OH), mõjutades oluliselt sünteesitud ZnO struktuuride morfoloogiat. Sonokeemiline protsess indutseeris akustilise kavitatsiooni, tekitades lokaliseeritud kõrge temperatuuri ja kõrgsurve tingimusi, mis soodustasid ZnO tuumamist ja kasvu.

pH mõju morfoloogiale ja struktuurilistele omadustele

Skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM) näitas erinevaid morfoloogiaid erinevatel pH tasemetel:

• pH 7,0: Vardataoliste ZnO nanostruktuuride (laius 86 nm, pikkus 1182 nm) moodustumine ZnO/Zn(OH)2 segafaasiga.
• pH 7,5–8,0: Üleminek lihvitud vardale ja tassiotsaga ribadele (~250–430 nm pikkus, laius 135–280 nm).
• pH 9,0: Spindlikujulised ZnO nanostruktuurid (~256 nm pikkused, 95 nm laiused) suure mikrotüvega.
• pH 10,0: Ühtlased lihvitud nanoribad (~ 407 nm pikkus, laius 278 nm) vähendatud defektitihedusega.

SEM-mikrograafid ultraheli sünteesitud ZnO nanostruktuuridest, mis on kasvatatud (a) pH 7, (b) pH 7,5, (c) pH 8, d) pH 9,
ja e) reaktsioonisegu pH 10.
(Uuring ja pildid: ©Flores-Morales et al., 2013)

X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of hexagonal wurtzite ZnO for pH > 7, with enhanced crystallinity and grain growth at higher pH values.

Optilised omadused ja defektide kontroll

Toatemperatuuri fotoluminestsentsi (PL) analüüs tõi esile kaks peamist emissiooniriba:

• Ultraviolettkiirgus (~380 nm): Ribalähedased ergastusüleminekud.
• Nähtav emissioon (~ 580 nm): seotud struktuuriliste defektidega, nagu hapniku vabad kohad ja interstitsiaalsed defektid.

Nimelt tõi pH tõstmine kaasa suurema defektiga seotud heite intensiivsuse kuni pH-ni 9, mis oli tingitud suurenenud pindalast ja võre puudustest. Kuid pH 10 juures vähenes defektide heitkoguste intensiivsus pinna- ja võredefektide vähenemise tõttu.

“Erinevate morfoloogiatega ZnO nanostruktuure saab valmistada tsinkatsetaadi ultraheli hüdrolüüsi teel vesilahuses, kontrollides selle hüdrolüüsi kiirust pH reguleerimise teel. Kui lahus, mille pH on 7 või madalam, tekitab ebapuhtaid ZnO nanostruktuure, mis on segatud Zn(OH)2 faasiga, siis reaktsioonisegu kõrgemad pH väärtused tekitavad ZnO nanostruktuure puhtas kuusnurkses faasis. Lahuse pH kontrollimisel vahemikus 7,5 kuni 10 saab toota erineva morfoloogiaga faasipuhtaid ZnO nanostruktuure ning kontrollida nende struktuuriliste ja pinnadefektide kontsentratsiooni. On näidatud väikese võimsusega ultraheli kasutamist ZnO nanostruktuuride tõhusaks keemiliseks sünteesiks.”
Flores-Morales jt, 2013

See uuring illustreerib ultraheli kiirituse sügavat mõju, kasutades UP400St ZnO nanostruktuuri sünteesile. pH häälestamisega moduleerisid teadlased edukalt morfoloogiat, kristallilisust ja defektitihedust. Tulemused rõhutavad sonokeemiliste meetodite potentsiaali kohandatud nanoosakeste sünteesiks, pakkudes võimalusi optoelektroonika ja katalüüsi rakendusteks.

Hankige oma nanoosakeste sünteesi jaoks parim sonikaator

Hielscheri sondi tüüpi sonikaatorid on tuntud oma võimsuse, usaldusväärsuse, täpsuse ja kasutajasõbralikkuse poolest, muutes need ideaalseks valikuks nanoosakeste sünteesiks. Tipptasemel tehnoloogia ja tugeva inseneritööga pakuvad need ultraheli protsessorid võrreldamatut kontrolli sonokeemiliste reaktsioonide üle, tagades reprodutseeritavuse ja tõhususe. Näiteks UP400St pakub täpset energiasisendit ja kohandatavaid seadeid, võimaldades teadlastel kohandada sünteesitingimusi optimaalse nanoosakeste morfoloogia ja kristallilisuse jaoks. Olenemata sellest, kas tegemist on laboratoorsete uuringute või tööstuslike rakendustega, tagavad Hielscheri sonikaatorid kõrge jõudluse ja kasutusmugavuse, tugevdades nende mainet sonokeemilise sünteesi parima valikuna.
Kasutage nanoosakeste sünteesiks ultraheli võimsust!
 

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Caution: Video "duration" is missing