Nanohiukkasten sonoelektrokemiallinen synteesi

Ultraäänellä tehostettu nanohiukkasten sähkökemiallinen synteesi on erittäin tehokas ja kustannustehokas menetelmä korkealaatuisten nanohiukkasten tuottamiseen suuressa mittakaavassa. Sonoelektrokemiallinen synteesi, joka tunnetaan myös sonoelektrosaostuksena, mahdollistaa eri materiaaleista koostuvien ja erimuotoisten nanorakenteiden valmistamisen.

Nanohiukkasten sonoelektrokemiallinen synteesi ja sonoelektrosaostus

Sonoelektrokemiallinen synteesi eli sonoelektrosaostus on metallisten nanohiukkasten valmistamiseen käytettävä tekniikka, jossa sähkösaostusprosessin aikana käytetään suuritehoista ultraääntä edistämään kasvavien nanohiukkasten aineensiirtoa katodin pinnalla ja ympäröivässä liuoksessa.
Nanohiukkasten sonoelektrokemiallisessa synteesissä eli sonoelektrosaostuksessa sonokemian vaikutukset yhdistetään sähkösaostusprosessiin. Voimakkaiden ultraääniaaltojen ja niiden synnyttämän akustisen kavitaation sonoelektrokemialliset vaikutukset kemiallisiin reaktioihin johtuvat erittäin korkeista lämpötiloista ja paineista sekä niiden eroista, joita syntyy luhistuvien kavitaatiokuplien sisällä ja ympärillä. Yhdistämällä sonokemian sähkökemiaan sonoelektrokemia tarjoaa yhteisvaikutuksia, kuten paremman aineensiirron, elektrodipintojen puhdistumisen, kaasunpoiston liuoksesta sekä suuremmat reaktionopeudet. Kokonaisuutena nanohiukkasten sonoelektrokemiallinen synteesi (sonoelektrosaostus) erottuu korkealaatuisten nanohiukkasten suurilla saannoilla. Nanohiukkaset voidaan tuottaa miedoissa olosuhteissa nopealla ja kustannustehokkaalla prosessilla. Sonoelektrokemian ja sonoelektrosaostuksen prosessiparametreilla voidaan vaikuttaa hiukkaskokoon ja morfologiaan.
Lue lisää nanohiukkasten ja nanorakenteisten materiaalien sonoelektrokemiallisesta saostuksesta!
Lue, miten ultraäänellä tehostettu metallien elektrolyyttinen talteenotto tuottaa suurempia saantoja ja pienentää prosessikustannuksia!

Miten sonoelektrokemiallinen synteesi / sonoelektrosaostus toimii?

Nanohiukkasten sonoelektrokemialliseen synteesiin käytettävän sonoelektrosaostusjärjestelmän peruskokoonpano on varsin yksinkertainen. Ainoa ero sonoelektrosaostuslaitteiston ja sähkösaostuslaitteiston välillä on se, että sonoelektrosaostusjärjestelmän elektrodina tai elektrodeina käytetään ultraäänianturia tai ultraääniantureita. Ultraäänianturi toimii työelektrodina metallisten nanohiukkasten synteesissä. Yksi ultraäänen keskeisistä sonoelektrosaostusta edistävistä vaikutuksista on lisääntynyt aineensiirto elektrodin (katodin ja/tai anodin) ja ympäröivän liuoksen välillä.
Koska sonoelektrokemiallisen synteesin ja sonoelektrosaostuksen prosessiparametreja voidaan hallita ja säätää tarkasti, voidaan syntetisoida nanohiukkasia, joiden koko ja muoto ovat hallittuja. Sonoelektrokemiallinen synteesi ja sonoelektrosaostus soveltuvat monenlaisille metallisille nanohiukkasille ja nanorakenteisille komplekseille.

Nanohiukkasten sonoelektrokemiallisen synteesin edut

Professori Islamin ja professori Polletin NTNU-tutkimusryhmä tiivistää tutkimusartikkelissaan (2019) nanohiukkasten sonoelektrokemiallisen valmistuksen tärkeimmät edut seuraavasti: ”(i) aineensiirron huomattava tehostuminen elektrodin lähellä, mikä muuttaa sähkökemiallisten reaktioiden nopeutta ja joskus myös niiden mekanismia, (ii) pinnan morfologian muuttuminen kavitaatiosuihkujen vaikutuksesta elektrodin ja elektrolyytin rajapinnassa, mikä yleensä kasvattaa pinta-alaa, ja (iii) elektrodin diffuusiokerroksen oheneminen ja siitä seuraava ionien ehtyminen.” (Islam et al. 2019)

Tehokkaat sähkökemialliset anturit ja reaktorit

Hielscher Ultrasonics on pitkän kokemuksen omaava kumppanisi tehokkaissa ultraäänijärjestelmissä sonokemian ja sonoelektrokemian sovelluksiin. Valmistamme ja toimitamme uusinta tekniikkaa edustavia ultraääniantureita ja reaktoreita, joita käytetään maailmanlaajuisesti raskaissa käyttökohteissa vaativissa ympäristöissä. Hielscher on kehittänyt sonoelektrokemiaa ja sonoelektrosaostusta varten erityisiä ultraääniantureita, reaktoreita ja eristimiä. Ultraäänianturit toimivat katodina ja/tai anodina, ja ultraäänireaktorikennot tarjoavat optimaaliset olosuhteet sähkökemiallisille reaktioille. Ultraäänielektrodeja ja -kennoja on saatavana sekä galvaanisiin eli voltaisiin että elektrolyyttisiin järjestelmiin.

Tarkasti säädettävät amplitudit optimaalisiin tuloksiin

Kaikki Hielscherin ultraääniprosessorit ovat tarkasti säädettävissä ja siten luotettavia työjuhtia tutkimuksessa, tuotekehityksessä ja tuotannossa. Amplitudi on yksi keskeisistä prosessiparametreista, jotka vaikuttavat sonokemiallisesti ja sonomekaanisesti aikaansaatujen reaktioiden tehokkuuteen ja vaikuttavuuteen. Kaikki Hielscher Ultrasonicsin prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan asettamisen. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja ja vaativissa sonoelektrokemiallisissa sovelluksissa tarvittavan ultraäänen intensiteetin. Jopa 200µm:n amplitudeja voidaan käyttää helposti ja jatkuvasti 24/7-käytössä.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessin parametrien jatkuva seuranta älykkään ohjelmiston avulla mahdollistavat tarkan vaikuttamisen sonoelektrokemialliseen reaktioon. Jokaisen ultraäänikäsittelyajon aikana kaikki ultraääniparametrit tallennetaan automaattisesti sisäänrakennetulle SD-kortille, jotta jokainen ajo voidaan arvioida ja tarkistaa. Optimaalinen ultraäänikäsittely kaikkein tehokkaimpiin sonoelektrokemiallisiin reaktioihin!
Kaikki laitteet on rakennettu 24/7/365-käyttöön täydellä kuormalla, ja niiden kestävyys ja luotettavuus tekevät niistä sähkökemiallisen prosessisi työjuhtia. Näin Hielscherin ultraäänilaitteisto on luotettava työväline, joka täyttää sonoelektrokemiallisen prosessisi vaatimukset.

Korkein laatu – suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheomisteisena ja perheen johtamana yrityksenä Hielscher asettaa ultraääniprosessoreissaan etusijalle korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti päätoimipaikassamme Saksan Teltowissa lähellä Berliiniä. Hielscherin ultraäänilaitteiston kestävyys ja luotettavuus tekevät siitä tuotantosi työjuhdan. 24/7-käyttö täydellä kuormalla ja vaativissa ympäristöissä on Hielscherin tehokkaiden ultraäänianturien ja reaktorien luontainen ominaisuus.

Ota meihin yhteyttä nyt ja kerro sähkökemiallisen prosessisi vaatimuksista! Suosittelemme sinulle parhaiten soveltuvia ultraäänielektrodeja ja reaktorikokoonpanoa!