Hiukkasia, kuten nanohiukkasia, voidaan tuottaa alhaalta ylöspäin nesteissä saostamalla. Tässä prosessissa ylikyllästetty seos alkaa muodostaa kiinteitä hiukkasia erittäin keskittyneestä materiaalista, joka kasvaa ja lopulta saostuu. Hiukkasten/kristallin koon ja morfologian hallitsemiseksi on olennaisen tärkeää valvoa sateeseen vaikuttavia tekijöitä.

Sadeprosessi Tausta

Sisällä viime vuosina, nanohiukkasia kasvattaneet merkitystään monilla aloilla, kuten pinnoitteet, polymeerien, musteet, lääkkeet tai elektroniikka. Yksi vaikuttava tekijä käyttää nanomateriaalien on nanomateriaalien kustannuksia. Siksi kustannustehokkaita tapoja valmistaa nanomateriaalien suuria määriä tarvitaan. Vaikka prosesseja, kuten emulgointi ja hienontaminen käsittely ovat ylhäältä alas prosessien, Sademäärä on alhaalta ylöspäin synteesimenetelmä nano-hiukkasten nesteistä. Saostus kuuluu:

• Sekoitetaan ainakin kahden nesteen
• Ylikyllästys
• nukleaatiosta
• hiukkaskasvu
• Taajama (tyypillisesti välttää alhainen kiinteä pitoisuus tai stabilointiaineet)

Sademäärä Sekoittaminen

Sekoitus on olennainen askel sademäärä, kuten useimpien sademäärä prosesseja, nopeus kemiallinen reaktio on hyvin korkea. Yleisesti, sekoitussäiliöreaktorin (erä tai jatkuva), staattinen tai roottori-staattori-sekoittimia käytetään saostusreaktioita. Epähomogeeninen jakautuminen sekoitus voimaa ja energiaa prosessin sisällä tilavuus rajoittaa laadun syntetisoidun nanohiukkasia. Tämä haitta kasvaa reaktorin tilavuus kasvaa. Advanced sekoitus tekniikka ja hyvä valvoa vaikuttavat parametrit vaativat pienempiä hiukkasia ja paremmin hiukkasten homogeenisuus.

Soveltaminen törmää suihkujen, mikro-kanava sekoittimet, tai käyttämällä Taylor-Couette reaktorin sekoituksen parantamiseksi intensiteetti ja homogeenisuus. Tämä johtaa lyhyempiin sekoittamista kertaa. Silti nämä menetelmät ovat rajalliset se mahdollisuus, laajennetaan.

Ultraäänikäsittelyllä on kehittynyt sekoittamalla teknologian korkeammalle leikkausvoiman ja sekoittaen energiaa ilman scale-up rajoituksia. Se ei mahdollistaa myös valvoa koskevat parametrit, kuten virransyöttö, reaktorin suunnittelua, viipymisaika, hiukkanen tai reaktanttikonsentraation itsenäisesti. Ultraääni kavitaatio aiheuttaa voimakasta mikro sekoittaminen ja haihtuu suuritehoiset paikallisesti.

Magnetiitti Nanoparticle Sateen

Ultrasonicationin soveltaminen saostumiseen osoitettiin ICVT:ssä (TU Clausthal) Banert et ai. (2006) magnetiitille nanohiukkasia. Banert käytetään optimoitu sono-kemiallinen reaktori (oikea kuva, rehu 1: rauta ratkaisu, rehu 2: saostusainetta, Klikkaa suuremmaksi!) Tuottaa magnetiitti nanopartikkeleiden “kopresipitaatiolla vesipitoista liuosta, jossa oli rauta (III) kloridiheksahydraattia ja rauta (II) sulfaattiheptahydraattia, jossa moolisuhde Fe^{3 +-kirjain}/ Fe^{2 +-kirjain} = 2: 1. Kuten hydrodynaaminen pre-sekoituksen ja makro sekoittaminen ovat tärkeitä ja edistävät ultraäänellä mikro sekoittamista, reaktorin geometria ja asema ruokinta putket ovat tärkeitä tekijöitä koskevat prosessin tulos. Työssään, Banert et ai. verrataan eri reaktoreissa. Parannettua reaktorikammion voi vähentää tarvittavan energian ominaiskulutuksen kertoimella viisi.

Rauta saostetaan väkevällä ammoniumhydroksidilla ja natriumhydroksidia vastaavasti. Jotta vältettäisiin pH-gradientin, saostaja on pumpattava ylimäärin. Partikkelikokojakauma magnetiitti on mitattu käyttämällä fotonikorrelaatiospektroskopialla (PCS, Malvern Nanosizer ZS, Malvern Inc.).”

Ilman ultraäänikäsittelyllä, hiukkasten keskimääräinen hiukkaskoko 45nm oli tuottanut hydrodynaamista sekoittamalla yksin. Ultraääni sekoittaminen vähentää tuloksena partikkelikoko on 10 nm ja vähemmän. Graafisen esitetään hiukkaskokojakauma Fe₃O₄ hiukkasia, jotka syntyvät jatkuvassa ultraäänisaetaatioreaktiossa (Banert et ai., 2004).

Seuraavana graafinen (Banert ym., 2006) Esittää hiukkaskoon funktiona erityisen energian syötöstä.

“Kaavio voidaan jakaa kolmeen järjestelmiä. Alle noin 1000 kJ / kg_Fe3O4 sekoittamista ohjataan hydrodynaamisella vaikutuksella. Hiukkaskoko on noin 40-50 nm. Yli 1000 kJ/kg ultraääniseoksen vaikutus tulee näkyviin. Hiukkaskoko pienenee alle 10 nm: ssä. Kun tietyn tehon syöttöä lisätään edelleen, hiukkaskoko pysyy samassa suuruusluokassa. Sademäärä sekoitus prosessi on tarpeeksi nopea, jotta homogeeninen nukleaatio.”

Kirjallisuus

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, U. A. (2004), jatkuva sademäärä Ultraschalldurchflußreaktor esimerkissä rauta (II, III) oksidi, ICVT, TU-Clausthal, juliste esitetään GVC vuosikokouksessa 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, U. A. (2006), Toimintaparametrit jatkuvan sono-kemiallinen saostus reaktori, Proc. 5. WCPT, Orlando., 23.-27. Huhtikuuta 2006.