અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ દ્વારા ઉગાડવામાં આવતા ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ

હળવા પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં નિયંત્રિત કદ, આકારશાસ્ત્ર અને સ્ફટિકીયતા સાથે નેનોમટીરિયલ્સ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતાને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક નેનોપાર્ટિકલ સંશ્લેષણે વધુને વધુ ધ્યાન ખેંચ્યું છે. આ તકનીક સ્થાનિક ઉચ્ચ તાપમાન અને દબાણ ઉત્પન્ન કરવા માટે એકોસ્ટિક પોલાણનો ઉપયોગ કરે છે, જે નેનોપાર્ટિકલ્સના ન્યુક્લિયેશન અને વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે. પરંપરાગત સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓની તુલનામાં, અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ ઝડપી પ્રતિક્રિયા દર, માપનીયતા અને પ્રતિક્રિયા પરિમાણોને સંશોધિત કરીને માળખાકીય ગુણધર્મોને ફાઇન-ટ્યુન કરવાની ક્ષમતા જેવા ફાયદા પ્રદાન કરે છે.

અમે ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના સંશ્લેષણનો ઉપયોગ સુધારેલા માળખા સાથે અલ્ટ્રાસોનિક નેનોપાર્ટિકલ સંશ્લેષણના ફાયદાઓને પ્રકાશિત કરવા માટે એક ઉદાહરણ તરીકે કરીએ છીએ. મોરાલેસ-ફ્લોરેસ એટ અલ. (2013) દ્વારા કરવામાં આવેલ અભ્યાસ ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના મોર્ફોલોજીને નિયંત્રિત કરવામાં સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણની ભૂમિકાની શોધ કરે છે. Hielscher પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર UP400St (400 વોટ, 24 kHz) નો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ દર્શાવ્યું કે પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં ભિન્નતા, ખાસ કરીને pH, ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના અંતિમ મોર્ફોલોજી, માળખાકીય ગુણધર્મો અને ફોટોલ્યુમિનેસેન્સ વર્તનને કેવી રીતે પ્રભાવિત કરે છે.

પ્રાયોગિક સુયોજન – સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને ZnO નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ

ઝિંક એસિટેટ (0.068 M) ના જલીય દ્રાવણોને આર્ગોન પ્રવાહ હેઠળ 40 W વિખેરાયેલી શક્તિ પર અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશનનો ભોગ બનાવવામાં આવ્યા હતા. એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NH4OH) નો ઉપયોગ કરીને પ્રતિક્રિયા pH 7 અને 10 ની વચ્ચે ગોઠવવામાં આવ્યું હતું, જે સંશ્લેષિત ZnO માળખાના આકારવિજ્ઞાન પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. સોનોકેમિકલ પ્રક્રિયાએ એકોસ્ટિક પોલાણને પ્રેરિત કર્યું, સ્થાનિક ઉચ્ચ-તાપમાન અને ઉચ્ચ-દબાણની સ્થિતિઓ ઉત્પન્ન કરી જે ZnO ન્યુક્લિયેશન અને વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે.

આકારશાસ્ત્ર અને માળખાકીય ગુણધર્મો પર pH નો પ્રભાવ

ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM) સ્કેન કરવાથી વિવિધ pH સ્તરો પર અલગ અલગ મોર્ફોલોજીઓ જોવા મળી:

• પીએચ ૭.૦: મિશ્ર ZnO/Zn(OH)2 તબક્કા સાથે સળિયા જેવા ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ (86 nm પહોળાઈ, 1182 nm લંબાઈ) ની રચના.
• પીએચ ૭.૫–૮.૦: પાસાદાર બાર અને કપ-એન્ડ બારમાં સંક્રમણ (~250–430 nm લંબાઈ, 135–280 nm પહોળાઈ).
• પીએચ ૯.૦: ઉચ્ચ માઇક્રોસ્ટ્રેન સાથે સ્પિન્ડલ આકારના ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ (~256 nm લંબાઈ, 95 nm પહોળાઈ).
• પીએચ ૧૦.૦: ખામી ઘનતામાં ઘટાડો સાથે સમાન પાસાવાળા નેનોબાર્સ (~407 nm લંબાઈ, 278 nm પહોળાઈ).

(a) pH 7, (b) pH 7.5, (c) pH 8, d) pH 9 પર ઉગાડવામાં આવેલા અલ્ટ્રાસોનિકલી સિન્થેસાઇઝ્ડ ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના SEM માઇક્રોગ્રાફ્સ,
અને (e) પ્રતિક્રિયા મિશ્રણનો pH 10.
(અભ્યાસ અને છબીઓ: ©ફ્લોરેસ-મોરાલેસ એટ અલ., 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.

ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો અને ખામી નિયંત્રણ

રૂમ-તાપમાન ફોટોલ્યુમિનેસેન્સ (PL) વિશ્લેષણમાં બે મુખ્ય ઉત્સર્જન બેન્ડ પ્રકાશિત થયા:

• અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઉત્સર્જન (~380 nm): નજીકના બેન્ડ-એજ એક્સાઇટોનિક સંક્રમણો.
• દૃશ્યમાન ઉત્સર્જન (~580 nm): ઓક્સિજન ખાલી જગ્યાઓ અને ઇન્ટર્સ્ટિશલ ખામીઓ જેવા માળખાકીય ખામીઓ સાથે સંકળાયેલ.

નોંધનીય છે કે, pH વધવાથી ખામી-સંબંધિત ઉત્સર્જન તીવ્રતા pH 9 સુધી વધી, જે સપાટીના ક્ષેત્રફળ અને જાળીની અપૂર્ણતાને કારણે હતી. જોકે, pH 10 પર, સપાટી અને જાળીની ખામીઓમાં ઘટાડો થવાને કારણે ખામી ઉત્સર્જનની તીવ્રતામાં ઘટાડો થયો.

“વિવિધ મોર્ફોલોજીના ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ જલીય દ્રાવણમાં ઝીંક એસિટેટના અલ્ટ્રાસોનિક હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા તેના હાઇડ્રોલિસિસ દરને pH ગોઠવણ દ્વારા નિયંત્રિત કરીને બનાવી શકાય છે. જ્યારે pH 7 અથવા તેનાથી ઓછું દ્રાવણ Zn(OH)2 તબક્કા સાથે મિશ્રિત અશુદ્ધ ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ ઉત્પન્ન કરે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના ઉચ્ચ pH મૂલ્યો શુદ્ધ ષટ્કોણ તબક્કામાં ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ ઉત્પન્ન કરે છે. 7.5 અને 10 ની વચ્ચે દ્રાવણ pH નિયંત્રિત કરીને, વિવિધ મોર્ફોલોજીના તબક્કા શુદ્ધ ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે અને તેમની માળખાકીય અને સપાટી ખામીઓની સાંદ્રતાને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના રાસાયણિક સંશ્લેષણ માટે ઓછી શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ અસરકારક રીતે દર્શાવવામાં આવ્યો છે.”
ફ્લોરેસ-મોરાલેસ એટ અલ., 2013

આ અભ્યાસ ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર સંશ્લેષણ પર UP400St નો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશનની ગહન અસર દર્શાવે છે. pH ને ટ્યુન કરીને, સંશોધકોએ મોર્ફોલોજી, સ્ફટિકીયતા અને ખામી ઘનતાને સફળતાપૂર્વક મોડ્યુલેટ કરી. આ તારણો ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઉત્પ્રેરકમાં એપ્લિકેશનો માટે માર્ગો પ્રદાન કરતી, અનુરૂપ નેનોપાર્ટિકલ સંશ્લેષણ માટે સોનોકેમિકલ પદ્ધતિઓની સંભાવનાને પ્રકાશિત કરે છે.

તમારા નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ માટે શ્રેષ્ઠ સોનિકેટર મેળવો

Hielscher પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ તેમની શક્તિ, વિશ્વસનીયતા, ચોકસાઈ અને વપરાશકર્તા-મિત્રતા માટે પ્રખ્યાત છે, જે તેમને નેનોપાર્ટિકલ સંશ્લેષણ માટે આદર્શ પસંદગી બનાવે છે. અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને મજબૂત એન્જિનિયરિંગ સાથે, આ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ પર અજોડ નિયંત્રણ પ્રદાન કરે છે, જે પ્રજનનક્ષમતા અને કાર્યક્ષમતા સુનિશ્ચિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, UP400St ચોક્કસ ઉર્જા ઇનપુટ અને કસ્ટમાઇઝ સેટિંગ્સ પ્રદાન કરે છે, જે સંશોધકોને શ્રેષ્ઠ નેનોપાર્ટિકલ મોર્ફોલોજી અને સ્ફટિકીયતા માટે સંશ્લેષણ પરિસ્થિતિઓને અનુરૂપ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે. પ્રયોગશાળા-સ્કેલ સંશોધન માટે હોય કે ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો માટે, Hielscher સોનિકેટર્સ ઉચ્ચ પ્રદર્શન અને ઉપયોગમાં સરળતાની ખાતરી આપે છે, સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ માટે ટોચની પસંદગી તરીકે તેમની પ્રતિષ્ઠાને મજબૂત બનાવે છે.
નેનોપાર્ટિકલ સંશ્લેષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સની શક્તિનો લાભ લો!
 

ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને કન્સલ્ટિંગ – જર્મનીમાં બનાવેલ ગુણવત્તા

Hielscher ultrasonicators તેમના ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇન ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ કામગીરી ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સના સરળ એકીકરણને મંજૂરી આપે છે. ખરબચડી પરિસ્થિતિઓ અને માંગવાળા વાતાવરણને Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ દ્વારા સરળતાથી નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.

Hielscher Ultrasonics એ ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે જેમાં અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને વપરાશકર્તા-મિત્રતા દર્શાવવામાં આવે છે. અલબત્ત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA અને RoHs ની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:

Caution: Video "duration" is missing