Sonokemia on ultrasonic-kavitaation vaikutus kemiallisiin järjestelmiin. Kavitaation ääriolosuhteista johtuen “huvittelupaikka”, teho-ultraääni on erittäin tehokas menetelmä reaktion lopputuloksen parantamiseksi (korkeampi saanto, parempi laatu), muuntaminen ja kemiallisen reaktion kesto. Jotkin kemialliset muutokset voidaan saavuttaa vain sonikoitumisen, kuten titaanin tai alumiinin nanokokoisen tinapinnoitteen avulla.

Alla on lueteltu hiukkasten ja nesteiden valikoima, joilla on siihen liittyviä suosituksia, miten käsitellään materiaalia hiukkasten työstämiseksi, dispergoimiseksi, deagglomeroimiseksi tai modifioimiseksi ultraäänisuodattimella.

Alla on joitain sonikaatioprotokollia menestyksekkäille sonokemiallisille reaktioille!

Aakkosjärjestyksessä:

α-epoxyketones – renkaan avautumisen reaktio

Ultraääni sovellus:
A-epoksiketonien katalyyttisen renkaan avautuminen suoritettiin käyttäen ultraääni- ja valokemiallisia menetelmiä. 1-bentsyyli-2,4,6-trifenyylipyridiniumtetrafluoriboraattia (NBTPT) käytettiin fotokatalyyttinä. Yhdistämällä näiden yhdisteiden sonikaatio (sonokemia) ja valokemiallisuus NBTPT: n läsnä ollessa saavutettiin epoksidirenkaan avautuminen. Osoitettiin, että ultraäänen käyttö kasvatti valokuvioidun reaktion nopeutta merkittävästi. Ultrasound voi vakavasti vaikuttaa a-epoksiketonien fotokatalyyttisen renkaan avautumiseen pääosin johtuen reaktanttien tehokkaasta massansiirrosta ja NBTPT: n viritetystä tilasta. Myös elektronin siirto aktiivisen lajin välillä tässä homogeenisessa järjestelmässä käyttäen sonikointia tapahtuu
nopeammin kuin järjestelmä ilman sonicationia. Tämän menetelmän edut ovat korkeammat saannot ja lyhyemmät reaktioajat.

α-epoksiketonien ultraääniavusteinen fotokatalyyttinen rengasavaus (tutkimus ja grafiikka: ©Memarian et al 2007)

Sonication protokolla:
α-Epoksiketonit 1a–f ja 1-bentsyyli-2,4,6-trifenyylipyridiniumtetrafluoriboraatti 2 valmistettiin raportoitujen menettelyjen mukaisesti. Metanoli ostettiin Merckiltä ja tislattiin ennen käyttöä. Käytetty ultraäänilaite oli Hielscher Ultrasonics GmbH: n UP400S-ultraäänianturilaite. S3-ultraääniupotustorvi (tunnetaan myös nimellä koetin tai sonotrode), joka lähettää 24 kHz: n ultraääntä intensiteettitasoilla, jotka on viritetty enintään 460 Wcm: n äänitehotiheyteen^-2 käytettiin. Sonikaatio suoritettiin 100% (maksimi amplitudi 210μm). Sytotrode S3 (90 mm: n suurin syvennys syvyys) upotettiin suoraan reaktioseokseen. UV-säteilytykset suoritettiin Narvan suurella 400 W: n korkeajännitteisellä elohopealampulla näytteiden jäähdytyksessä Duran-lasissa. ¹Valonäytteiden seoksen H-NMR-spektrit mitattiin CDCI: ssä₃ liuokset, jotka sisälsivät tetrametyylisilaania (TMS) sisäisenä standardina Bruker drx-500: ssa (500 MHz). Valmisteleva kerroskromatografia (PLC) suoritettiin 20 x 20 cm² levyt, jotka on päällystetty 1 mm: n kerroksella Merck-silikageeliä PF₂₅₄ joka on valmistettu levittämällä silikaa lietteenä ja kuivaamalla ilmassa. Kaikki tuotteet ovat tunnettuja ja niiden spektritietoja on raportoitu aiemmin.
Laitteen suositukset:
Up400s ultraäänihornilla S3
Viite / tutkimus:
Memarian, Hamid R .; Saffar-Teluri, A. (2007): A-epoksiketonien fotonokemiallinen katalyyttinen rengaspaine. Beilstein Journal of Organic Chemistry 3/2, 2007.

Alumiini / nikkelikatalyytti: Al / Ni-seoksen nanorakenne

Ultraääni sovellus:
Al / Ni-hiukkasia voidaan muuttaa sonokemisesti alkion Al / Ni-seoksen nanorakenteella. Therbey tuottaa tehokkaan katalyytin asetofenonin hydraamiseksi.
Al / Ni-katalyytin ultraääni valmistelu:
5g kaupallista Al/Ni-seosta dispergoitiin puhdistettuun veteen (50 ml) ja sonikoitiin 50 minuuttiin ultraäänianturityyppisellä sonikaattorilla UIP1000hd (1kW, 20kHz), joka oli varustettu ultraäänitorvella BS2d22 (pään pinta-ala 3,8 cm²) ja boosterin B2-1.8. Suurin intensiteetti laskettiin olevan 140 Wcm^-2 mekaanisella amplitudilla 106 μm. Jotta vältetään lämpötilan nousu sonikoinnin aikana, kokeilu suoritettiin termostaattisolussa. Sonication jälkeen näyte kuivattiin tyhjössä kuumailmapuhaltimella.
Laitteen suositukset:
Uip1000hd sonotrode BS2d22 ja tehosterokotus B2-1.2
Viite / tutkimus:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V.; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): sonochemical Akti vointi Al/ni Hydrogenation Catalyst. Advanced toiminnalliset materiaalit 2012. DOI: 10.1002/ADFM. 201200437

Biodieselin transesteröinti käyttäen MgO-katalyyttiä

Ultraääni sovellus:
Transesteröintireaktiota tutkittiin jatkuvassa ultraäänisekoituksessa sonikaattorin UP200S kanssa eri parametreille, kuten katalyytin määrälle, metanolin ja öljyn moolisuhteelle, reaktiolämpötilalle ja reaktion kestolle. Eräkokeet suoritettiin kovalasireaktorissa (300 ml, sisähalkaisija 7 cm), jossa oli kaksi kaulamaadoitettua kantta. Yksi kaula liitettiin ultraääniprosessorin UP200S (200W, 24kHz) titaanisonotrode S7: ään (kärjen halkaisija 7 mm). Ultraääniamplitudi asetettiin 50%: iin 1 syklillä sekunnissa. Reaktioseos sonikoitiin koko reaktioajan ajan. Reaktorikammion toinen kaula varustettiin räätälöidyllä, vesijäähdytteisellä, ruostumattomasta teräksestä valmistetulla lauhduttimella haihdutetun metanolin jäähdyttämiseksi. Koko laite asetettiin vakiolämpötilaiseen öljyhauteeseen, jota ohjattiin suhteellisella integroidulla johdannaislämpötilansäätimellä. Lämpötila voidaan nostaa jopa 65 °C:seen ±1 °C:n tarkkuudella. Biodieselin transesteröinnin materiaalina käytettiin jäteöljyä, 99,9% puhdasta metanolia. Katalyyttinä käytettiin savukerrostettua nanokokoista MgO:ta (magnesiumnauhaa).
Erinomainen tulos konversiosta saatiin 1,5 paino-% katalyyttiä; 5: 1 metanoliliuoksen moolisuhde 55 ° C: ssa, muunnos 98,7% saavutettiin 45 minuutin kuluttua.
Laitteen suositukset:
Up200s ultraäänitutkimuksella S7
Viite / tutkimus:
Sivakumar, P .; Sankaranarayanan, S .; Renganathan, S .; Sivakumar, P. (): Tutkimukset Sono-Chemical Biodiesel -tuotannosta käyttäen savustettua Nano MgO-katalyyttiä. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis 8/2, 2013. 89 – 96 aikana.

Kadmium (II) -tioasetamidi-nanokomposiittisynteesi

Ultraääni sovellus:
Kadmium (II)-tioasetamidinanokomposiitit syntetisoitiin polyvinyylialkoholin läsnä ollessa ja ilman sonokemiallista reittiä. Sonokemiallista synteesiä (sonosynteesiä) varten 0,532 g kadmium (II) asetaattidihydraattia (Cd (CH3COO)2,2H2O), 0,148 g tioasetamidia (TAA, CH3CSNH2) ja 0,664 g kaliumjodidia (KI) liuotettiin 20 ml: aan kaksoistislattua deionisoitua vettä. Tämä ratkaisu sonikoitiin suuritehoisella anturityyppisellä ultraäänilaitteella UP400S (24 kHz, 400W) huoneenlämpötilassa 1 tunnin ajan. Reaktioseoksen sonikoinnin aikana lämpötila nousi 70-80 ° C: seen mitattuna rauta-konstantiniini-termoelementillä. Tunnin kuluttua muodostui kirkkaan keltainen sakka. Se eristettiin sentrifugoimalla (4 000 rpm, 15 min), pestiin kahdesti tislatulla vedellä ja sitten absoluuttisella etanolilla jäännösepäpuhtauksien poistamiseksi ja kuivattiin lopuksi ilmassa (saanto: 0,915 g, 68%). Joulukuu s.200°C. Polymeerisen nanokomposiitin valmistamiseksi 1,992 g polyvinyylialkoholia liuotettiin 20 ml: aan kahdesti tislattua deionisoitua vettä ja lisättiin sitten edellä mainittuun liuokseen. Tämä seos säteilytettiin ultraäänellä ultraäänianturilla UP400S 1 tunnin ajan, kun muodostui kirkkaan oranssi tuote.
SEM-tulokset osoittivat, että PVA: n läsnä ollessa hiukkasten koot vähenivät noin 38 nm: stä 25 nm: iin. Sitten syntetisoitiin heksagonaaliset CdS-nanopartikkelit, joilla on pallomaiset morfologiset ominaisuudet polymeerisen nanokomposiitin, kadmiumin (II) tioasetamidin / PVA: n termisen hajoamisen edeltäjänä. CdS-nanopartikkeleiden koko mitattiin sekä XRD: llä että SEM: llä ja tulokset olivat erittäin hyvissä sopi- muksissa toistensa kanssa.
Ranjbar et ai. (2013) havaitsi myös, että polymeerinen Cd (II) -nokkomposiitti on sopiva prekursori kadmiumsulfidien nanopartikkeleiden valmistamiseksi mielenkiintoisilla morfologeilla. Kaikki tulokset osoittivat, että ultraäänitason synteesiä voidaan käyttää menestyksekkäästi yksinkertaisena, tehokkaana, edullisena, ympäristöystävällisenä ja erittäin lupaavana menetelmänä nanomittakaavan materiaalien synteesiin ilman erityisiä olosuhteita, kuten korkean lämpötilan, pitkien reaktioaikojen ja korkean paineen .
Laitteen suositukset:
Up400s
Viite / tutkimus:
Ranjbar, M .; Mostafa Yousefi, M .; Nozari, R .; Sheshmani, S. (2013): Kadmium-tioacetamidin nanokomposiittien synteesi ja karakterisointi. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO3 – ultrasonisesti päällystetty steariinihapolla

Ultraääni sovellus:
Nano-saostetun CaCO-ultraäänipinnoite₃ (NPCC) steariinihapolla parantamaan dispersioaan polymeerissä ja vähentämään agglomerointia. 2 g pinnoittamatonta nano-saostettua CaCO: ta₃ (NPCC) on sonikoitu sonikaattorilla UP400S 30 ml: ssa etanolia. 9 paino-% steariinihappoa on liuotettu etanoliin. Etanoli ja steariinihappo sekoitettiin sitten kyllästettyyn suspensioon.
Laitteen suositukset:
Up400s (H22D), halkaisijaltaan 22 mm ja virtaussolulla, jossa on jäähdytysvaippa
Viite / tutkimus:
Kow, KW; Abdullah, EY; Aziz, AR (2009): Ultrasoundin vaikutukset pinnoitteeseen nano-saostettua CaCO3: ta steariinihapolla. Aasian ja Tyynenmeren Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807-813.

Cerium-nitraatti, seostettu silaani

Ultraääni sovellus:
Metallialustoina käytettiin kylmävalssattuja hiiliteräslevyjä (6,5 cm, 6,5 cm, 0,3 cm; kemiallisesti puhdistettuja ja mekaanisesti kiillotettuja). Ennen pinnoitusta paneelit puhdistettiin ultraäänellä asetonilla ja puhdistettiin sitten emäksisellä liuoksella (0,3mol L1 NaOH -liuos) 60 ° C: ssa 10 minuutin ajan. Ennen substraatin esikäsittelyä tyypillinen formulaatio, joka sisälsi 50 osaa γ-glysidoksipropyylitrimetoksisilaania (γ-GPS), laimennettiin ennen substraatin esikäsittelyä noin 950 osalla metanolia pH:ssa 4,5 (etikkahapolla säädetty) ja sallittiin silaanin hydrolyysi. Seostetun silaanin valmistusmenetelmä ceriumnitraattipigmenteillä oli sama, paitsi että metanoliliuokseen lisättiin 1, 2, 3 paino-% ceriumnitraattia ennen (γ-GPS) lisäämistä, minkä jälkeen tämä liuos sekoitettiin potkurisekoittimeen nopeudella 1600 rpm 30 minuutin ajan huoneenlämpötilassa. Sitten dispersioita sisältävää ceriumnitraattia sonikoitiin 30 minuutin ajan 40 ° C: ssa ulkoisella jäähdytyshauteella. Ultrasonication-prosessi suoritettiin ultraäänilaitteella UIP1000hd (1000W, 20 kHz), jonka tuloultraääniteho oli noin 1 W / ml. Substraatin esikäsittely suoritettiin huuhtelemalla kutakin paneelia 100 sekunnin ajan sopivalla silaaniliuoksella. Käsittelyn jälkeen paneelien annettiin kuivua huoneenlämmössä 24 tuntia, minkä jälkeen esikäsitellyt paneelit päällystettiin kaksipakkausisella amiinikovetetulla epoksilla. (Epon 828, kuori Co.) tehdä 90 μm märkäkalvon paksuus. Epoksipinnoitettujen paneelien annettiin kovettua 1 tunti 115 °C:ssa epoksipinnoitteiden kovettumisen jälkeen; Kuivakalvon paksuus oli noin 60μm.
Laitteen suositukset:
Uip1000hd
Viite / tutkimus:
Zaferani, SH; Peikari, M .; Zaarei, D .; Danaei, I. (2013): Siliumnitraattia sisältävien silaanin esikäsittelyjen sähkökemialliset vaikutukset epoksipinnoitetun teräksen katodisiin irtoamisominaisuuksiin. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013, 2411 - 2420.

Kupari-alumiinirunko: Huokoisten Cu-Al-kehysten synteesi

Ultraääni sovellus:
Metallioksidilla stabiloitunut huokoinen kupari-alumiini on lupaava uusi vaihtoehtoinen katalysaattori propaanihydrogenaatiolle, joka ei sisällä jaloja tai vaarallisia metalleja. Hapettuneen huokoisen Cu-Al-seoksen (metallisienen) rakenne on samanlainen kuin Raney-tyyppiset metallit. Suuritehoinen ultraääni on vihreä kemian työkalu metallia sisältävän huokoisen kupari-alumiinisen kehyksen synteesiin. Ne ovat halpoja (tuotantokustannukset noin 3 euroa / litra) ja menetelmä voidaan helposti skaalata. Näillä uusilla huokoisilla materiaaleilla (tai "metallisuoloilla") on lejeerinki ja hapettu pinta ja ne voivat katalysoida propaanihydrogenaation alhaisissa lämpötiloissa.
Menettely ultraäänikatalysaattorille:
Viisi grammaa Al-Cu-seosjauhetta dispergoitiin ultrapuhtaaseen veteen (50 ml) ja sonikoitiin 60 minuutin ajan Hielscher-koetintyyppisellä sonikaattorilla UIP1000hd (20 kHz, suurin lähtöteho 1000W). Ultraäänianturityyppinen laite varustettiin sonotrode BS2d22: lla (kärkialue 3.8cm²) ja booster-sarvi B2-1.2. Suurin intensiteetti laskettiin olevan 57 W / cm² mekaanisella amplitudilla 81 μm. Hoidon aikana näyte jäähdytettiin jäähauteessa. Käsittelyn jälkeen näyte kuivattiin 120 ° C: ssa 24 h.
Laitteen suositukset:
Uip1000hd sonotrode BS2d22 ja tehosterokotus B2-1.2
Viite / tutkimus:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V .; Rothenberg, Gadi (2011): Uudet ja tehokkaat kupari-alumiinipropaanihydrogenaatiokatalyytit. Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254 - 12256.

Kupari phathlocyyanin hajoaminen

Ultraääni sovellus:
Metalloftalosyaniinien värjäytyminen ja hävittäminen
Kuparifatlosyaniini sonikoidaan vedellä ja orgaanisilla liuottimilla ympäristön lämpötilassa ja ilmakehän paineessa katalyyttisen hapettimen määrän läsnä ollessa käyttäen 500 W: n ultraäänilaitetta UIP500hd, jossa on taittokammio tehotasolla 37–59 W / cm²: 5 ml näytettä (100 mg / l), 50 D / D vettä koloformilla ja pyridiinillä 60%: lla ultraääniamplitudista. Reaktiolämpötila: 20 ° C.
Laitteen suositukset:
Uip500hd

Kulta: Kullan nanopartikkeleiden morfologinen muokkaus

Ultraääni sovellus:
Kulta-nanopartikkeleita muokattiin morfologisesti voimakkaalla ultraäänitutkimuksella. Kullan nanopartikkeleiden sulaaminen käsipainoiseen rakenteeseen 20 minuutin ultraäänikäsittely. puhtaassa vedessä ja pinta-aktiivisten aineiden läsnä ollessa todettiin riittäviksi. 60 minuutin kuluttua. sonikaatiota, kullan nanopartikkelit hankkivat matoa muistuttavan tai rengasmaisen rakenteen vedessä. Sulatettuja nanopartikkeleita, joissa oli pallomaisia ​​tai soikeita muotoja, muodostettiin ultrasonisesti natriumdodekyylisulfaatti- tai dodekyyliamiiniliuosten läsnäollessa.
Ultraäänikäsittelyn pöytäkirja:
Ultraäänimuunnoksessa kolloidinen kultainen liuos, joka koostui preformed citrate-suojatusta kullan nanopartikkeleista, joiden keskimääräinen halkaisija oli 25 nm (± 7 nm), sonikoitiin suljetussa reaktorikammiossa (noin 50 ml tilavuutta). Kolloidinen kultainen liuos (0,97 mmol / l^-1) ultraääni säteilytettiin suurella intensiteetillä (40 W / cm^-2) käyttäen Hielscher UIP1000hdT -ultraäänilaitetta (20 kHz, 1000 W), joka on varustettu titaaniseoksella sonotrode BS2d18 (0,7 tuuman kärjen halkaisija), joka upotettiin noin 2 cm sonikoidun liuoksen pinnan alapuolelle. Kolloidinen kulta kaasutettiin argonilla (O₂ < 2 ppmv, Air Liquid) 20 min. ennen sonikaatiota ja sen aikana 200 ml · min^-1 liuoksen hapen poistamiseksi. 35 ml: n osa kullakin pinta-aktiivisella liuoksella lisättiin trinatriumsitraattidihydraattia 15 ml: lla esivalmistettua kolloidista kultaa, kuplitettiin argonkaasulla 20 min. ennen ultraäänikäsittelyä ja sen aikana.
Laitteen suositukset:
Uip1000hd sonotrode BS2d18: n ja virtaussolureaktorin kanssa
Viite / tutkimus:
Radziuk, D .; Grigoriev, D .; Zhang, W .; Su, D .; Möhwald, H .; Shchukin, D. (2010): Preformed Gold nanopartikkeleiden ultraääni-avusteinen fuusio. Journal of Physical Chemistry C 114, 2010 1835-1843.

Epäorgaaninen lannoite – Cu-, CD-ja PB-huuhtoutuminen analyysia varten

Ultraääni sovellus:
Cu, Cd: n ja Pb: n uuttaminen epäorgaanisista lannoitteista analyyttisiin tarkoituksiin:
Kuparin, lyijyn ja kadmiumin ultraääniuuttoa varten lannoitteen ja liuottimen seosta sisältävät näytteet sonikoidaan ultraäänilaitteella, kuten VialTweeter-sonikaattorilla epäsuoraa sonikaatiota varten. Lannoitenäytteet sonikoitiin 2 ml: n läsnä ollessa 50% (v / v) HNO: ta₃ lasiputkissa 3 minuutin ajan. Cu: n, Cd: n ja Pb: n uutteet voidaan määrittää liekin atomiabsorptiospektrometrialla (FAAS).
Laitteen suositukset:
VialTweeter
Viite / tutkimus:
Lima, AF; Richter, EM; Muñoz, RAA (2011): Vaihtoehtoinen analyysimenetelmä metalliromun määrityksessä epäorgaanisissa lannoitteissa perustuu ultrasuoralla avustettuun uuttamiseen. Journal of the Brazilian Chemical Society 22.8.2011 1519-1524.

lateksi Synthesis

Ultraääni sovellus:
P (St-BA)-lateksin valmistus
Poly(styreeni-r-butyyliakrylaatti) P(St-BA)-lateksihiukkaset syntetisoitiin emulsiopolymeroinnilla pinta-aktiivisen aineen DBSA:n läsnä ollessa. 1 g DBSA:ta liuotettiin ensin 100 ml:aan vettä kolmikaulaisessa pullossa ja liuoksen pH-arvo säädettiin arvoon 2,0. DBSA-liuokseen kaadettiin sekoitettuja monomeerejä 2,80 g St ja 8,40 g BA initiaattorin AIBN (0,168 g) kanssa. O / W-emulsio valmistettiin magneettisella sekoituksella 1 tunnin ajan, jota seurasi sonikaatio ultraäänisarvella varustetulla sonikaattorilla UIP1000hd (koetin / sonotrode) vielä 30 minuutin ajan jäähauteessa. Lopuksi polymerointi suoritettiin 90 °C:ssa öljyhauteessa 2 tunnin ajan typpiilmakehässä.
Laitteen suositukset:
Uip1000hd
Viite / tutkimus:
Poly (3,4-etyleenidioksi- tiofeenin) epoly (styreenisulfonihappo) (PEDOT: PSS) johdettu joustavien johtavien kalvojen valmistus kuitukankaiden substraatilla. Materials Chemistry and Physics 143, 2013, s. 143-148.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja lateksin sintaseosta!

Lyijyn poisto (Sono-liuotus)

Ultraääni sovellus:
Lyijyn ultraääni-liuotus saastuneesta maaperästä:
Ultraääniuuttokokeet suoritettiin ultraäänihomogenisaattorilla UP400S, jossa oli titaaniäänianturi (halkaisija 14 mm), joka toimii taajuudella 20 kHz. Ultraäänianturi (sonotrode) kalibroitiin kalorimetrisesti ultraääniintensiteetillä, joka oli asetettu arvoon 51 ± 0,4 W cm^-2 kaikille ami-liuotuskokeille. Sono-huuhtoutumiskokeita termostaattiin käyttämällä tasomaisen pohjakuoren lasisolua 25 ± 1 ° C: ssa. Maaperän huuhteluliuosta (0,1 l) käytettiin kolmea järjestelmää ultraäänellä: 6 ml 0,3 mol L^-2 (pH 3,24), 3% (tilavuus / tilavuus) typpihappo-liuosta (pH 0,17) ja etikkahappo / asetaattipuskuria (pH 4,79), joka oli valmistettu sekoittamalla 60 ml 0,3 moolia L^-1 etikkahappoa 19 ml: lla 0,5 moolia L^-1 NaOH. Kaapin huuhtoutumisprosessin jälkeen näytteet suodatettiin suodatinpaperiin liuoksen erottamiseksi maaperästä, jota seurasi liuosliuoksen lyijyelektrodipesuus ja maaperän pilkkominen ultraäänen käytön jälkeen.
Ultraäänitutkimus on osoittautunut arvokkaaksi välineeksi saastuneen maaperän huuhtoutumisen tehostamisessa. Ultraäänitutkimus on myös tehokas keino vähentää liukenevaa lyijyä maaperästä, mikä johtaa paljon vähemmän vaaralliseen maaperään.
Laitteen suositukset:
Up400s sonotrode H14: llä
Viite / tutkimus:
Sandoval-González, A .; Silva-Martínez, S .; Blass-Amador, G. (2007): Ultrasound liuotus ja sähkökemiallinen hoito yhdistettynä lyijyn poistamiseen. Journal of New Materials sähkökemiallisille järjestelmille 10, 2007. 195-199.

Pbs – Lyijy SULFIDIN nanopartikkeleiden synteesi

Ultraääni sovellus:
Huoneenlämpötilassa 0,151 g lyijyasetaattia (Pb (CH₃COO) 2,3 H₂O) ja 0,03 g TAA (CH₃Ja CSNH₂) lisättiin 5Ml:aan ionista nestettä, [EMIM] [EtSO₄] ja 15 ml kaksoistislattua vettä 50 ml: n dekantterilasissa, joka on asetettu ultraäänisäteilytykseen Hielscher-sonikaattorilla UP200S 7 minuutin ajan. Ultraäänianturin / sonotrode S1: n kärki upotettiin suoraan reaktioliuokseen. Muodostunut tummanruskea värisuspensio sentrifugoitiin sakan poistamiseksi ja pestiin kaksi kertaa kaksoistislatulla vedellä ja etanolilla reagoimattomien reagenssien poistamiseksi. Ultraäänen vaikutuksen tutkimiseksi tuotteiden ominaisuuksiin valmistettiin vielä yksi vertailunäyte, joka piti reaktioparametrit vakioina, paitsi että tuote valmistetaan jatkuvasti sekoittaen 24 tunnin ajan ilman ultraäänisäteilytystä.
PbS-nanopartikkeleiden valmistamiseen ehdotettiin ultraääni-avusteista synteesiä vesipitoisessa ionisessa nesteessä huoneenlämmössä. Tämä huonelämpötila ja ympäristöystävällinen vihreä menetelmä on nopea ja templaattivapaa, mikä lyhentää synteesiä huomattavasti ja välttää monimutkaiset synteettiset menetelmät. Valmistelluilla nanokleroilla on valtava sinisen 3,86 eV: n siirtyminen, mikä johtuu hiukkasten erittäin pienestä koosta ja kvantti-katoamisvaikutuksesta.
Laitteen suositukset:
Up200s
Viite / tutkimus:
Behboudnia, M .; Habibi-Yangjeh, A .; Jafari-Tarzanag, Y .; Khodayari, A. (2008): PbS-nanopartikkeleiden helppo ja huonelämpötilan valmistelu ja karakterisointi vesipitoisessa [EMIM] [EtSO4] ionisessa nesteessä käyttäen ultraäänitutkimusta. Bulletin of Korean Chemical Society 29.1.2008. 53-56.

Fenolin hajoaminen

Ultraääni sovellus:
Rokhina et ai. (2013) käytti peretikkahapon (PAA) ja heterogeenisen katalyytin (MnO₂) fenolin hajottamiseksi vesiliuoksessa ultraäänisäteilytyksessä. Ultrasonication suoritettiin käyttämällä 400W-anturityyppistä ultraäänilaitetta UP400S, joka pystyy sonikoimaan joko jatkuvasti tai pulssitilassa (eli 4 sekuntia päällä ja 2 sekuntia pois päältä) kiinteällä taajuudella 24 kHz. Järjestelmään hävinneet lasketut kokonaistehonotto, tehotiheys ja tehointensiteetti olivat 20 W, 9,5×10^-2 W / cm^-3ja 14,3 W / cm^-2vastaavasti. Kiinteää tehoa on käytetty koko kokeiden ajan. Upotuskiertovesipumppua käytettiin lämpötilan säätämiseen reaktorin sisällä. Todellinen sonikaatioaika oli 4 h, vaikka todellinen reaktioaika oli 6 h pulssitilassa tapahtuneen toiminnan vuoksi. Tyypillisessä kokeessa lasireaktori täytettiin 100 ml: lla fenoliliuosta (1,05 mM) ja sopivilla annoksilla katalyyttiä MnO2 ja PAA (2%), jotka vaihtelivat välillä 0–2 g L^-1 ja vastaavasti 0-150 ppm. Kaikki reaktiot suoritettiin ympäröivässä neutraalissa pH-arvossa, ilmakehän paineessa ja huonelämpötilassa (22 ± 1 ° C).
Ultronaatiolla katalyytin pinta-ala kasvoi, mikä johti 4-kertaiseen suurempaan pinta-alaan ilman rakennemuutosta. Liikevaihtotaajuuksia (TOF) kasvatettiin 7 x 10: sta^-3 12,2 x 10: een^-3 minulle^-1, verrattuna hiljaiseen prosessiin. Lisäksi katalyytin merkittävää huuhtoutumista ei havaittu. Fenolin isoterminen hapettuminen suhteellisen alhaisilla reagensseilla osoitti fenolin (jopa 89%: n) suuria poistumisnopeuksia lievissä olosuhteissa. Yleensä ultraääni nopeutti hapetusprosessia ensimmäisen 60 minuutin aikana. (70% fenolien poistoa vastaan ​​40% hiljaisen hoidon aikana).
Laitteen suositukset:
Up400s
Viite / tutkimus:
Rokhina, EV; Makarova, K .; Lahtinen, M .; Golovina, EA; Van As, H .; Virkutyte, J. (2013): Ultrasound-assisted MnO₂ peretikkahapon katalysoitu homolyysti fenolipäästöjä varten: prosessikemian ja kinetiikan arviointi. Chemical Engineering Journal 221, 2013, 476-486.

Fenoli: fenolin hapettaminen käyttäen RuI: tä₃ katalyyttinä

Ultraääni sovellus:
Fenolin heterogeeninen vesipitoinen hapettuminen RuI: n suhteen₃ vetyperoksidilla (H₂O₂): Fenolin katalyyttinen hapetus (100 ppm) RuI: n yli₃ katalysaattorina tutkittiin 100 ml: n lasireaktorissa, joka oli varustettu magneettisekoittimella ja lämpötilansäätimellä. Reaktioseosta sekoitettiin nopeudella 800 rpm 1–6 tunnin ajan, jotta saadaan aikaan täydellinen sekoitus katalyyttihiukkasten tasaisen jakautumisen ja täydellisen suspension aikaansaamiseksi. Liuoksen mekaanista sekoittamista ei suoritettu sonikoinnin aikana kavitaatiokuplan värähtelyn ja romahtamisen aiheuttaman häiriön vuoksi, mikä antoi itselleen erittäin tehokkaan sekoituksen. Liuoksen ultraäänisäteilytys suoritettiin ultraäänianturilla UP400S, joka oli varustettu ultraäänellä (ns. koetin-tyyppinen sonicator), joka pystyy toimimaan joko jatkuvasti tai pulssitilassa kiinteällä taajuudella 24 kHz ja maksimiteho 400W.
Koetta varten käsittelemätön RuI₃ katalyyttinä (0,5-2 gl^-1) lisättiin suspensiona reaktioväliaineeseen lisäämällä H2O2:ta (30 %, pitoisuus välillä 200–1200 ppm).
Rokhina et ai. todettiin tutkimuksessaan, että ultraääni säteilytys vaikutti merkittävästi katalyytin rakenteellisten ominaisuuksien modifiointiin tuottaen mikrohuokoisen rakenteen, jolla on suurempi pinta-ala katalyyttihiukkasten pirstoutumisen tuloksena. Lisäksi sillä oli myynninedistämisvaikutus, joka estää katalyyttihiukkasten agglomerointia ja parantaa fenolin ja vetyperoksidin saatavuutta katalyytin aktiivisille alueille.
Ultraääniavusteisen prosessin tehokkuuden kaksinkertainen kasvu hiljaiseen hapetusprosessiin verrattuna johtui katalyytin parantuneesta katalyyttisestä käyttäytymisestä ja hapettavien lajien, kuten •OH, •HO2 ja •I, muodostumisesta₂ vetysidosten katkaisun ja radikaalien rekombinaation kautta.
Laitteen suositukset:
Up400s
Viite / tutkimus:
Rokhina, EV; Lahtinen, M .; Nolte, MCM; Virkutyte, J. (2009): Ultrasound-avusteinen heterogeeninen ruthenium-katalysoitu märkäperoksidi, fenyylioksidointi. Applied Catalysis B: Environmental 87, 2009. 162 - 170.

PLA päällystetyt Ag / ZnO-hiukkaset

Ultraääni sovellus:
Ag/ZnO-hiukkasten PLA-pinnoite: PLA:lla päällystetyt Ag/ZnO:n mikro- ja submikrohiukkaset valmistettiin öljy-vedessä-emulsioliuottimen haihdutustekniikalla. Tämä menetelmä suoritettiin seuraavalla tavalla. Ensinnäkin 400 mg polymeeriä liuotettiin 4 ml: aan kloroformia. Tulokseksi saatu polymeerin pitoisuus kloroformissa oli 100 mg/ml. Toiseksi polymeeriliuos emulgoidaan erilaisten pinta-aktiivisten ainejärjestelmien (emulgointiaine, PVA 8-88) vesiliuoksessa jatkuvassa sekoituksessa homogenisaattorilla sekoittaen nopeudella 24 000 rpm. Seosta sekoitettiin 5 minuutin ajan ja tänä aikana muodostavaa emulsiota jäähdytettiin jäällä. Pinta-aktiivisen aineen vesiliuoksen ja PLA:n kloroformiliuoksen suhde oli sama kaikissa kokeissa (4:1). Tämän jälkeen saatu emulsio ultrasonikoitiin ultraäänianturityyppisellä laitteella UP400S (400W, 24kHz) 5 minuutin ajan syklissä 0,5 ja amplitudilla 35%. Lopuksi valmistettu emulsio siirretään erlenmeyerpulloon, sekoitetaan ja orgaaninen liuotin haihdutetaan emulsiosta alipaineessa, mikä lopulta johtaa hiukkassuspension muodostumiseen. Liuottimen poistamisen jälkeen suspensio sentrifugoitiin kolme kertaa emulgointiaineen poistamiseksi.
Laitteen suositukset:
Up400s
Viite / tutkimus:
Kucharczyk, P .; Sedlarik, V .; Stloukal, P .; Bazant, P .; Koutny, M .; Gregorova, A .; Kreuh, D .; Kuritka, I. (2011): Poly (L-maitohappo) päällystetyt mikroaaltouunit syntetisoidut hybridivastabakteeriset hiukkaset. Nanocon 2011.

Polyaniliinikomposiitti

Ultraääni sovellus:
Veteen perustuvan itsesaktiivisen nano-polyaniliinin (SPAni) komposiitti (Sc-WB)
Vesipohjaisen SPAni-komposiitin valmistamiseksi 0,3 g SPAni, syntetisoitu käyttämällä in situ polymerointia ScCO2-väliaineessa, laimennettiin vedellä ja sonikoidaan 2 minuutin ajan 1000W ultraäänihomogenisaattorilla UIP1000hd. Sitten suspensiotuote homogenoitiin lisäämällä 125 g vesipohjaista kovetematriisia 15 minuutin ajan ja lopullinen sonikaatio suoritettiin ympäristön lämpötilassa 5 minuutin ajan.
Laitteen suositukset:
Uip1000hd
Viite / tutkimus:
Bagherzadeh, MR; Mousavinejad, T .; Akbarinezhad, E .; Ghanbarzadeh, A. (2013): Suojaava suorituskyky vesipohjaisesta epoksipinnoitteesta, joka sisältää ScCO2-synteettisen itsetodipoidun nanopolyaniliinin. 2013.

Polysykliset aromaattiset hiilivedyt: naftaleenin, akenafylleeniin ja fenantreeniin liittyvä sonokemiallinen hajoaminen

Ultraääni sovellus:
Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH) naftaleenin, asenaftyleenin ja fenantreenin sonokemiallista hajoamista varten vedessä näyteseokset sonikoitiin 20◦C: ssa ja 50 μg / l kutakin kohde-PAH: ta (150 μg / l kokonaispitoisuudesta). Ultrasonicationia käytti UP400S-torvityyppinen ultraäänilaite (400W, 24kHz), joka pystyy toimimaan joko jatkuvassa tai pulssitilassa. Sonikaattori UP400S varustettiin titaanianturilla H7, jonka halkaisija oli 7 mm. Reaktiot suoritettiin 200 ml:n lieriömäisessä lasisessa reaktioastiassa, jossa titaanisarvi oli asennettu reaktioastian päälle ja sinetöity O-renkailla ja teflonventtiilillä. Reaktioastia asetettiin vesihauteeseen prosessilämpötilan säätämiseksi. Valokemiallisten reaktioiden välttämiseksi astia peitettiin alumiinifoliolla.
Analyysitulokset osoittivat, että PAH-yhdisteiden konversio lisääntyy kasvattamalla sonikaatiokestoa.
Naftaleenille ultrasonomaisella muunnoksella (ultraääniteho asetettu 150 W: iin) kasvoi 77,6% saavutetusta 30 minuutin kuluttua. sonikointi 84,4 prosenttiin 60 minuutin kuluttua. sonikoimalla.
Akenafylleeniä varten ultraäänitutkimuksen muunnos (ultraääniteho asetettiin 150 W: ksi) kasvoi 77,6% saavutetusta 30 minuutin kuluttua. sonikointi 150 W: n ultraääniteholla 84,4 prosenttiin 60 minuutin kuluttua. sonikointi 150 W: n ultraäänellä kasvoi 80,7% saavutetusta 30 minuutin kuluttua. sonikointi 150 W: n ultraääniteholla 96,6 prosenttiin 60 minuutin kuluttua. sonikoimalla.
Fenantreeniin verrattuna ultraäänitutkimuksen muunnos (150 watin ultraääniteho) nousi 73,8 prosentista 30 minuutin kuluttua. sonikointi 83,0% 60 minuutin kuluttua. sonikoimalla.
Hajoamistehokkuuden parantamiseksi vetyperoksidia voidaan hyödyntää tehokkaammin, kun rautaioniä lisätään. Rauta-ionin lisäämisellä on osoitettu olevan synergiavaikutuksia, jotka simuloivat Fentonin kaltaista reaktiota.
Laitteen suositukset:
Up400s H7: lla
Viite / tutkimus:
Psillakis, E .; Goula, G .; Kalogerakis, N .; Mantzavinos, D. (2004): Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen hajottaminen vesiliuoksissa ultraäänimittauksella. Journal of Hazardous Materials B108, 2004, s. 95-102.

Oksidikerroksen poisto substraateista

Ultraääni sovellus:
Alustan valmistamiseksi ennen Cu-nanovirastojen kasvua Cu-substraateilla, Cu-pinnalla oleva sisäinen oksidikerros poistettiin ultraäänellä näytteestä 0,7 M suolahapolla 2 minuutin ajan. Hielscher UP200S: llä. Näyte puhdistettiin ultraäänellä asetonissa 5 minuutin ajan. poistaa orgaaniset epäpuhtaudet, huuhdeltava perusteellisesti deionisoidulla (DI) vedellä ja kuivattaa paineilmassa.
Laitteen suositukset:
Up200s tai UP200St
Viite / tutkimus:
Mashock, M .; Yu, K .; Cui, S .; Mao, S .; Lu, G .; Chen, J. (2012): CuO-nanovirusten moduloivat kaasunominaisominaisuudet kehittämällä diskreettien nanosidoituneita p-n-liitoksia niiden pinnalle. ACS-sovelletut materiaalit & Liitännät 4, 2012. 4192-4199.

Voltammetriakokeet

Ultraääni sovellus:
Ultraäänellä tehostettuihin voltammetriakokeisiin käytettiin Hielscherin 200 watin ultraäänilaitetta UP200S, joka oli varustettu lasisarvella (halkaisijaltaan 13 mm: n kärki). Ultraääni levitettiin intensiteetillä 8 W / cm^-2.
Koska nanohiukkasten hajoamisnopeus hidastuu vesiliuoksissa ja nanohiukkasten suuri määrä redox-keskuksia, nanopartikkeleiden suora liuosfaasin voltammetria hallitsee adsorptiovaikutukset. Nanohiukkasten ilmaisemiseksi ilman kertymää adsorptiosta johtuen on kokeellista lähestymistapaa, jossa (i) riittävän suuri nanopartikkeleiden konsentraatio, (ii) pienet elektrodit, joilla parannetaan signaali-taakse-maa-suhdetta, tai (iii) erittäin nopea joukkoliikenne.
Siksi McKenzie et ai. (2012) käytti teho-ultraäänellä voimakkaasti parantamaan nanohiukkasten massakuljetusta elektrodipinnalle. Kokeensa aikana elektrodi altistuu suoraan suuritehoiselle ultraäänelle 5 mm: n elektrodin ja sarvin välisellä etäisyydellä ja 8 W / cm^-2 sonikaatiointensiteetti, joka johtaa levottomuuteen ja kavitaatiopuhdistukseen. Testiredox-järjestelmä, Ru(NH3):n yhden elektronin pelkistys₆^{3 +-kirjain} 0,1 M KCI: n vesiliuoksessa, käytettiin näiden olosuhteiden aikana saavutetun massaliikenteen kalibrointiin.
Laitteen suositukset:
Up200s tai UP200St
Viite / tutkimus:
McKenzie, KJ; Marken, F. (2001): Nanopartikkelisen Fe2O3: n suora sähkökemiallinen käsittely vesiliuoksessa ja adsorboitu tinalla seostettuun indiumoksidiin. Pure Applied Chemistry, 73/12, 2001. 1885-1894

Sonokemialliset reaktiot sonokemiallisiin reaktioihin laboratoriosta teolliseen mittakaavaan

Hielscher tarjoaa täyden valikoiman ultraäänilaitteita kädessä pidettävästä laboratoriohomogenisaattorista täydellisiin teollisiin sonikaattoreihin suurille äänenvoimakkuuksille. Kaikki testauksen aikana pienessä mittakaavassa saadut tulokset, R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Hielscher-sonikaattorit ovat luotettavia, kestäviä ja rakennettu 24/7 toimintaan.
Kysy meiltä, ​​miten voit arvioida, optimoida ja skaalata prosessia! Olemme iloisia voidessamme auttaa sinua kaikissa vaiheissa – ensimmäisistä testeistä ja prosessin optimoinnista teolliseen tuotantolinjaan!