رسوب سونوالکتروشیمیایی
رسوب سونوالکتروشیمیایی یک تکنیک سنتز است که سونوشیمی و الکتروشیمی را برای تولید بسیار کارآمد و سازگار با محیط زیست نانومواد ترکیب می کند. شهرت به عنوان رسوب سریع ، ساده و موثر ، سونوالکتروشیمیایی امکان سنتز کنترل شده شکل نانوذرات و نانوکامپوزیت ها را فراهم می کند.
سونو-رسوب الکتریکی نانوذرات
برای رسوب سونوالکتروشیمیایی (همچنین رسوب سونوالکتروشیمیایی، آبکاری سونوشیمیایی یا رسوب الکتریکی سونوشیمیایی) با هدف سنتز نانوذرات، یک یا دو پروب اولتراسونیک (سونوترود یا شاخ) به عنوان الکترود استفاده می شود. روش رسوب سونوالکتروشیمیایی بسیار کارآمد و همچنین ساده و ایمن برای کار است که امکان سنتز نانوذرات و نانوساختارها را در مقادیر زیاد فراهم می کند. علاوه بر این، رسوب سونوالکتروشیمیایی یک فرآیند تشدید شده است، به این معنی که فراصوت روند الکترولیز را تسریع می کند به طوری که واکنش را می توان تحت شرایط موثرتر اجرا کرد.
استفاده از سونوگرافی قدرت به سوسپانسیون به طور قابل توجهی فرآیندهای انتقال جرم را به دلیل جریان ماکروسکوپی و نیروهای حفره ای بین سطحی میکروسکوپی افزایش می دهد. در الکترودهای اولتراسونیک (الکترودهای سونو)، ارتعاش اولتراسونیک و کاویتاسیون به طور مداوم محصولات واکنش را از سطح الکترود حذف می کند. با حذف هر گونه رسوب غیرفعال کننده، سطح الکترود به طور مداوم برای سنتز ذرات جدید در دسترس است.
کاویتاسیون تولید شده توسط سونوگرافی باعث تشکیل نانوذرات صاف و یکنواخت می شود که به طور همگن در فاز مایع توزیع می شوند.
پردازنده های اولتراسونیک 2x با پروب ، که به عنوان الکترود عمل می کنند ، یعنی کاتد و آند. ارتعاش و کاویتاسیون اولتراسوند فرآیندهای الکتروشیمیایی را ترویج می کند.
- نانوذرات
- نانوذرات هسته-پوسته
- پشتیبانی تزئین شده نانوذرات
- نانوساختارها
- نانوکامپوزیت ها
- پوشش
رسوب سونوالکتروشیمیایی نانوذرات
هنگامی که یک میدان اولتراسونیک به یک الکترولیت مایع اعمال می شود، پدیده های کاویتاسیون مافوق صوت متنوع مانند جریان صوتی و میکرو جتینگ، امواج شوک، افزایش انتقال جرم از? به الکترود و تمیز کردن سطح (حذف لایه های غیرفعال کننده) ترویج رسوب الکتریکی? فرآیندهای آبکاری. اثرات مفید فراصوت بر رسوب الکتریکی? آبکاری در حال حاضر برای نانوذرات متعدد، از جمله نانوذرات فلزی، نانوذرات نیمه هادی، نانوذرات هسته پوسته و نانوذرات آلاییده نشان داده شده است.
نانوذرات متالیک الکترورسوب شده از نظر سونوشیمیایی مانند Cr، Cu و Fe افزایش قابل توجهی در سختی نشان می دهند، در حالی که Zn مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد.
Mastai و همکاران (1999) نانوذرات CdSe را از طریق رسوب سونوالکتروشیمیایی سنتز کردند. تنظیم پارامترهای مختلف رسوب الکتریکی و اولتراسونیک امکان تغییر اندازه کریستال نانوذرات CdSe از اشعه ایکس آمورف تا 9 نانومتر (فاز اسفالریت) را فراهم می کند.
اشاسی سرخابی و باقری (2014) مزایای سنتز سونوالکتروشیمیایی پلی پیرول (PPy) را بر روی فولاد St-12 در محیط اسید اگزالیک با استفاده از تکنیک گالوانواستاتیک با چگالی جریان 4 میلی آمپر بر سانتی متر مربع نشان دادند. استفاده مستقیم از سونوگرافی فرکانس پایین با استفاده از ultrasonicator UP400S منجر به ساختارهای سطح جمع و جور تر و همگن تر از polypyrrole. نتایج نشان داد که مقاومت به پوشش (Rcoat)، مقاومت به خوردگی (Rcorr) و مقاومت واربورگ نمونه های فراصوت تهیه شده بالاتر از پلی پیرول سنتز شده غیر اولتراسونیک است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی اثرات مثبت امواج فراصوت در طول رسوب الکتریکی بر مورفولوژی ذرات را تجسم می کند: نتایج نشان می دهد که سنتز سونوالکتروشیمیایی به شدت چسبنده و پوشش صاف پلی پیرول را نشان می دهد. با مقایسه نتایج رسوب سونو-الکترو با رسوب الکتریکی معمولی، مشخص می شود که پوشش های تهیه شده به روش سونوالکتروشیمی مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارند. فراصوت سلول الکتروشیمیایی منجر به افزایش انتقال جرم و فعال شدن سطح الکترود کار می شود. این اثرات به طور قابل توجهی به سنتز بسیار کارآمد و با کیفیت بالا از پلی پیرول کمک می کند.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از (الف) PPy و (ب) پوشش های پلی پیرول رسوب شده سونوالکتروشیمی (PPy-US) روی فولاد St-12 (بزرگنمایی 7500×)
رسوب الکتریکی سونوشیمیایی امکان تولید نانوذرات، نانوذرات هسته-پوسته، تکیه گاه با پوشش نانوذرات و مواد نانوساختار را فراهم می کند.
رسوب سونوالکتروشیمیایی نانوکامپوزیت ها
ترکیبی از فراصوت با رسوب الکتریکی موثر است و اجازه می دهد تا برای سنتز آسان از نانوکامپوزیت ها.
Kharitonov و همکاران (2021) پوشش های نانوکامپوزیتی Cu-Sn-TiO2 را با رسوب الکتریکی سونوشیمیایی از حمام اسید اگزالیک که علاوه بر آن حاوی 4 گرم در دسی متر مکعب TiO2 تحت هم زدن مکانیکی و اولتراسونیک است، سنتز کردند. درمان سونوگرافی با اولتراسونیک Hielscher UP200Ht در فرکانس 26 کیلوهرتز و قدرت 32 W? dm3 انجام شد. نتایج نشان داد که هم زدن اولتراسونیک تجمع ذرات TiO2 را کاهش می دهد و اجازه می دهد تا نانوکامپوزیت های متراکم Cu-Sn-TiO2 رسوب شوند. هنگامی که در مقایسه با همزن مکانیکی معمولی، پوشش های مس-Sn-TiO2 رسوب تحت فراصوت با همگنی بالاتر و سطح صاف تر مشخص می شوند. در نانوکامپوزیت های فراصوت، اکثر ذرات TiO2 در ماتریس Cu-Sn تعبیه شدند. معرفی همزن اولتراسوند توزیع سطحی نانوذرات TiO2 را بهبود می بخشد و مانع تجمع می شود.
نشان داده شده است که پوشش های نانوکامپوزیتی Cu-Sn-TiO2 تشکیل شده توسط لایه نشانی الکتریکی به کمک اولتراسونیک خواص ضد میکروبی بسیار خوبی علیه باکتری E. coli از خود نشان می دهند.
تصاویر SEM از پوشش های Cu-Sn-TiO2 رسوب شده به صورت سونو-الکتروشیمیایی در چگالی جریان کاتدی 0.5 A/dm2 و 1.0 A/dm2.
پروب اولتراسونیک به عنوان الکترود عمل می کند. امواج اولتراسوند واکنش های الکتروشیمیایی را تقویت می کنند و در نتیجه کارایی را بهبود می بخشند ، بازده بالاتر و نرخ تبدیل سریعتر.
تجهیزات سونوالکتروشیمیایی با کارایی بالا
Hielscher مافوق صوت تامین تجهیزات مافوق صوت با کارایی بالا برای قابل اعتماد و کارآمد sono رسوب الکتریکی? sonoelectroplating از نانومواد. طیف وسیعی از محصولات شامل سیستم های سونوگرافی با قدرت بالا، الکترودهای سونو، راکتورها و سلول ها برای کاربرد رسوب سونو-الکتروشیمیایی شما است.
تماس با ما!? از ما بپرسید!
کاوشگر اولتراسونیک UIP2000hdT به عنوان الکترود در یک راه اندازی سونوالکتروشیمیایی برای سنتز نانوذرات عمل می کند.
ادبیات? منابع
- Dmitry S. Kharitonov, Aliaksandr A. Kasach, Denis S. Sergievich, Angelika Wrzesińska, Izabela Bobowska, Kazimierz Darowicki, Artur Zielinski, Jacek Ryl, Irina I. Kurilo (2021): Ultrasonic-assisted electrodeposition of Cu-Sn-TiO2 nanocomposite coatings with enhanced antibacterial activity. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 75, 2021.
- Ashassi-Sorkhabi, Habib; Bagheri, Robabeh (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology 2014.
- Hyde, Michael; Compton, Richard (2002): How ultrasound influence the electrodeposition of metals. Journal of Electroanalytical Chemistry 531, 2002. 19-24.
- Mastai, Y., Polsky, R., Koltypin, Y., Gedanken, A., & Hodes, G. (1999): Pulsed Sonoelectrochemical Synthesis of Cadmium Selenide Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 121(43), 1999. 10047–10052.
- Josiel Martins Costa, Ambrósio Florêncio de Almeida Neto (2020): Ultrasound-assisted electrodeposition and synthesis of alloys and composite materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 68, 2020.
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.