סינתזה סונו-אלקטרוכימית של ננו-חלקיקים
הסינתזה האלקטרוכימית המקודמת באולטרסאונד של ננו-חלקיקים היא דרך יעילה ביותר וחסכונית ביותר לייצור ננו-חלקיקים באיכות גבוהה בקנה מידה גדול. סינתזה סונו-אלקטרוכימית, הידועה גם בשם sonoelectrodeposition, מאפשרת להכין ננו-מבנים של חומרים וצורות שונות.
סינתזה סונואלקטרוכימית וסונואלקטרודפוזיציה של ננו-חלקיקים
סינתזה סונואלקטרוכימית או סונואלקטרודפוזיציה היא טכניקה המשמשת לייצור ננו-חלקיקים מתכתיים המיישמים אולטרסאונד בהספק גבוה במהלך תהליך האלקטרודהפוזיציה על מנת לקדם את העברת המסה של ננו-חלקיקים גדלים על פני השטח הקתודה ועל התמיסה שמסביב.
עבור סינתזה sonoelectrochemical או sonoelectrodeposition של ננו-חלקיקים, ההשפעות של sonochemistry משולבים עם תהליך של electrodeposition. ההשפעות הסונו-אלקטרוכימיות של גלי אולטרסאונד חזקים והקוויטציה האקוסטית המתקבלת על תגובות כימיות נגרמות על ידי טמפרטורות גבוהות מאוד, לחצים ודיפרנציאלים בהתאמה, המתפתחים בתוך בועות הקוויטציה הקורסות ובסביבתן. על ידי שילוב סונוכימיה עם אלקטרוכימיה, סונואלקטרוכימיה מציעה השפעות מחוברות כגון משפר את העברת המסה, ניקוי פני השטח של משטחי האלקטרודה, degassing של התמיסה, כמו גם שיעורי תגובה מוגברת. בסך הכל, סינתזת ננו-חלקיקים סונואלקטרוכימיים (סונואלקטרודפוזיציה) מצטיינת בתפוקות גבוהות של ננו-חלקיקים באיכות גבוהה, שניתן לייצר בתנאים מתונים בתהליך מהיר וחסכוני. פרמטרי התהליך של סונואלקטרוכימיה וסונואלקטרודפוזיציה מאפשרים להשפיע על גודל החלקיקים ועל המורפולוגיה.
קרא עוד על שקיעת סונואלקטרוכימיה של ננו-חלקיקים וחומרים ננו-מבניים!
- יעילות גבוהה
- ישים לחומרים ומבנים רבים
- תהליך מהיר
- תהליך "סיר אחד"
- תנאים קלים
- זול
- בטוח וקל לתפעול
כיצד פועלת סינתזה סונואלקטרוכימית / סונואלקטרודפוזיציה?
ההתקנה הבסיסית של מערכת sonoelectrodeposition עבור סינתזת ננו-חלקיקים sonoelectrochemical הוא די פשוט. ההבדל היחיד בין הגדרת sonoelectrodeposition לבין הגדרת electrodeposition הוא העובדה כי עבור אלקטרודות (ים) של מערכת sonoelectrodeposition בדיקות קולי משמשים. הגשושית העל-קולית מתפקדת כאלקטרודת עבודה כדי לסנתז ננו-חלקיקים מתכתיים. אחת ההשפעות המניעות העיקריות של אולטרסאונד בסונואלקטרודפוזיציה היא העברת המסה המוגברת בין אלקטרודה (קתודה ו / או אנודה) לבין התמיסה שמסביב.
מכיוון שניתן לשלוט ולהתאים במדויק את פרמטרי התהליך של סינתזה סונואלקטרוכימית וסונואלקטרודפוזיציה, ניתן לסנתז ננו-חלקיקים בגודל ובצורה מבוקרים. סינתייס סונואלקטרוכימי וסונואלקטרודפוזיציה ישימים למגוון רחב של ננו-חלקיקים מתכתיים וקומפלקסים ננו-מבניים.
היתרונות של סינתזת ננו-חלקיקים סונואלקטרוכימיים
קבוצת המחקר NTNU של פרופ' אסלאם ופרופ' פולט מחדשים במאמר המחקר שלהם (2019) את היתרונות העיקריים של ייצור סונואלקטרוכימי של ננו-חלקיקים כדלקמן: "(i) שיפור גדול בהסעת המסה ליד האלקטרודה, ובכך לשנות את הקצב, ולפעמים את המנגנון של התגובות האלקטרוכימיות, (ii) שינוי של מורפולוגיית פני השטח באמצעות סילוני קוויטציה בממשק אלקטרודה-אלקטרוליט, בדרך כלל גורם להגדלת שטח הפנים ו-(iii) לדילול עובי שכבת הדיפוזיה של האלקטרודות ולכן לדלדול יונים". (אסלאם ואח' 2019)
- ננו-חלקיקים מתכתיים
- ננו-אבקות סגסוגת ומוליכים למחצה
- ננו-חלקיקים פולימריים
- ננו-מרוכבים
כגון
- ננו-חלקיקי נחושת (Cu) (NPs)
- מגנטיט (Fe3O4) NPs
- NPs מסגסוגת טונגסטן-קובלט (W-Co)
- ננו-קומפלקסים של אבץ (Zn)
- ננו-מוטות זהב (Au)
- Fe פרומגנטי45Pt55 NPs
- קדמיום טלורייד (CdTe) נקודות קוונטיות (QDs)
- ננו-מוטות עופרת טלוריד (PbTe)
- מוליבדן דיסולפיד דמוי פולרן (MoS2)
- ננו-חלקיקי פוליאנילין (PA)
- פולי(N-מתילאנילין) (PNMA) פולימר מוליך
- פוליפירול/ננו-צינוריות פחמן מרובות דפנות (MWCNTs)/ננו-מרוכבים צ'יטוזן
בדיקות וכורים אלקטרוכימיים בעלי ביצועים גבוהים
Hielscher Ultrasonics הוא השותף המנוסה שלך במשך זמן רב עבור מערכות קוליות ביצועים גבוהים סונוכימיה ו sonoelectrochemistry. אנו מייצרים ומפיצים גשושיות וכורים על-קוליים חדישים, המשמשים ברחבי העולם ליישומים תובעניים בסביבות תובעניות. עבור sonoelectrochemistry ו sonoelectrodeposition, Hielscher פיתחה בדיקות קוליות מיוחדות, כורים ומבודדים,. הגשושיות העל-קוליות פועלות כקתודה ו/או אנודה, בעוד שתאי הכור העל-קולי מספקים את התנאים האופטימליים לתגובות אלקטרוכימיות. אלקטרודות ותאים אולטראסוניים זמינים עבור מערכות גלווניות / וולטאיות כמו גם אלקטרוליטיות.
אמפליטודות ניתנות לשליטה מדויקת לקבלת תוצאות מיטביות
כל המעבדים קוליים Hielscher ניתנים לשליטה מדויקת ובכך סוסי עבודה אמינים R&D וייצור. המשרעת היא אחד הפרמטרים המכריעים בתהליך המשפיעים על היעילות והאפקטיביות של תגובות המושרות סונוכימית וסונומכנית. כל Hielscher Ultrasonics’ מעבדים מאפשרים הגדרה מדויקת של המשרעת. המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד ולספק את העוצמה הקולית הנדרשת עבור יישומים סונו-אלקטרוכמיים תובעניים. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7.
הגדרות משרעת מדויקות וניטור קבוע של פרמטרי התהליך העל-קולי באמצעות תוכנה חכמה נותנים לך את האפשרות להשפיע על התגובה הסונואלקטרוכימית במדויק. במהלך כל ריצת סוניקציה, כל הפרמטרים העל-קוליים נרשמים אוטומטית על כרטיס SD מובנה, כך שניתן להעריך ולשלוט בכל ריצה. סוניקציה אופטימלית לתגובות סונואלקטרוכימיות יעילות ביותר!
כל הציוד בנוי לשימוש 24/7/365 תחת עומס מלא והחוסן והאמינות שלו הופכים אותו לסוס העבודה בתהליך האלקטרוכימי שלך. זה עושה את הציוד קולי של Hielscher כלי עבודה אמין הממלא את דרישות התהליך sonoelectrochemical שלך.
האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ויוצר בגרמניה
כעסק בבעלות משפחתית ומשפחתית, Hielscher מתעדף את תקני האיכות הגבוהים ביותר עבור המעבדים העל-קוליים שלה. כל האולטרה-סוניקטורים מתוכננים, מיוצרים ונבדקים ביסודיות במטה שלנו בטלטאו ליד ברלין, גרמניה. חוסן ואמינות של ציוד קולי של Hielscher להפוך אותו סוס עבודה הייצור שלך. פעולה 24/7 תחת עומס מלא ובסביבות תובעניות היא מאפיין טבעי של בדיקות קוליות ביצועים גבוהים של Hielscher וכורים.
צרו איתנו קשר עכשיו וספרו לנו על דרישות התהליך האלקטרוכימי שלכם! אנו נמליץ לכם על האלקטרודות האולטראסוניות והכור המתאימים ביותר!
צרו קשר! / שאל אותנו!
ספרות / מקורות
- Cabrera L., Gutiérrez S., Herrasti P., Reyman D. (2010): Sonoelectrochemical synthesis of magnetite. Physics Procedia 3, 2010. 89-94.
- Md Hujjatul Islam, Michael T.Y. Paul, Odne S. Burheim, Bruno G.Pollet (2019): Recent developments in the sonoelectrochemical synthesis of nanomaterials. Ultrasonics Sonochemistry Volume 59, December 2019, 104711.
- Yurdal K.; Karahan İ.H. (2017): A Cyclic Voltammetry Study on Electrodeposition of Cu-Zn Alloy Films: Effect of Ultrasonication Time. Acta Physica Polonica Vol 132, 2017. 1087-1090.
- Mason, T.; Sáez Bernal, V. (2012): An Introduction to Sonoelectrochemistry In: Power Ultrasound in Electrochemistry: From Versatile Laboratory Tool to Engineering Solution. First Edition. Edited by Bruno G. Pollet. 2012 John Wiley & Sons, Ltd.
- Haas, I.: Gedanken A. (2008): Synthesis of metallic magnesium nanoparticles by sonoelectrochemistry. Chemical Communications 15(15), 2008. 1795-1798.
- Ashassi-Sorkhabi, H.; Bagheri R. (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology Vol. 33, Issue 3; 2014.
- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
- Md H. Islam; Odne S. Burheim; Bruno G.Pollet (2019): Sonochemical and sonoelectrochemical production of hydrogen. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 51, March 2019. 533-555.
- Jayaraman Theerthagiri; Jagannathan Madhavan; Seung Jun Lee; Myong Yong Choi; Muthupandian Ashokkumar; Bruno G. Pollet (2020): Sonoelectrochemistry for energy and environmental applications. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 63, 2020.
- Bruno G. Pollet (2019): Does power ultrasound affect heterogeneous electron transfer kinetics? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 6-12.
- Sherif S. Rashwan, Ibrahim Dincer, Atef Mohany, Bruno G. Pollet (2019): The Sono-Hydro-Gen process (Ultrasound induced hydrogen production): Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 44, Issue 29, 2019, 14500-14526.