सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव

सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव संश्लेषण तकनीक है, जो नैनोमटेरियल्स के अत्यधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन के लिए सोनोकैमिस्ट्री और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री को जोड़ती है। तेज, सरल और प्रभावी के रूप में प्रसिद्ध, सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव नैनोकणों और नैनोकम्पोजिट्स के आकार-नियंत्रित संश्लेषण की अनुमति देता है।

नैनोकणों की सोनो-इलेक्ट्रोड स्थिति

नैनोकणों को संश्लेषित करने के उद्देश्य से सोनोइलेक्ट्रोडपोजिशन (सोनोइलेट्रोकेमिकल जमाव, सोनोकेमिकल इलेक्ट्रोप्लेटिंग, या सोनोकेमिकल इलेक्ट्रोडपोजिशन) के लिए, इलेक्ट्रोड के रूप में एक या दो अल्ट्रासोनिक जांच (सोनोट्रोड्स या सींग) का उपयोग किया जाता है। सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव की विधि अत्यधिक कुशल होने के साथ-साथ संचालित करने के लिए सरल और सुरक्षित है, जो बड़ी मात्रा में नैनोकणों और नैनोस्ट्रक्चर को संश्लेषित करने की अनुमति देती है। इसके अतिरिक्त, सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव एक तीव्र प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि सोनिकेशन इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया को तेज करता है ताकि प्रतिक्रिया को अधिक प्रभावी परिस्थितियों में चलाया जा सके।
निलंबन के लिए पावर अल्ट्रासाउंड लागू करने से मैक्रोस्कोपिक स्ट्रीमिंग और सूक्ष्म इंटरफेशियल कैविटेशनल बलों के कारण बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं में काफी वृद्धि होती है। अल्ट्रासोनिक इलेक्ट्रोड (सोनो-इलेक्ट्रोड) पर, अल्ट्रासोनिक कंपन और गुहिकायन लगातार इलेक्ट्रोड सतह से प्रतिक्रिया उत्पादों को हटा देता है। किसी भी निष्क्रिय जमाव को हटाकर, इलेक्ट्रोड सतह नए कण संश्लेषण के लिए लगातार उपलब्ध है।
अल्ट्रासाउंड-जनित गुहिकायन चिकनी और समान नैनोकणों के गठन को बढ़ावा देता है जो तरल चरण में सजातीय रूप से वितरित होते हैं।

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अल्ट्रासोनिक इलेक्ट्रोडपोजिशन नैनोकणों और नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्री के उत्पादन के लिए एक अत्यधिक कुशल विधि है।

प्रोब के साथ 2x अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर, जो इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करते हैं, यानी कैथोड और एनोड। अल्ट्रासाउंड कंपन और गुहिकायन इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं को बढ़ावा देता है।

यह वीडियो विद्युत प्रवाह पर प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोड अल्ट्रासोनिकेशन के सकारात्मक प्रभाव को दर्शाता है। इसमें इलेक्ट्रो-केमिस्ट्री-अपग्रेड के साथ हाइल्स्चर यूपी 100 एच (100 वाट, 30 किलोहर्ट्ज) अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र और टाइटेनियम इलेक्ट्रोड / सोनोट्रोड का उपयोग किया गया है। पतला सल्फ्यूरिक एसिड का इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन गैस और ऑक्सीजन गैस का उत्पादन करता है। अल्ट्रासोनिकेशन इलेक्ट्रोड सतह पर प्रसार परत की मोटाई को कम करता है और इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान द्रव्यमान हस्तांतरण में सुधार करता है।

सोनो-इलेक्ट्रो-रसायन विज्ञान - बैच इलेक्ट्रोलिसिस पर अल्ट्रासोनिक्स के प्रभाव का चित्रण

सोनोकेमिकल इलेक्ट्रोड की स्थिति

  • नैनोकणों
  • कोर-शेल नैनोकणों
  • नैनोपार्टिकल सजाए गए समर्थन
  • नैनोस्ट्रक्चर
  • nanocomposites
  • कोटिंग्स

नैनोकणों का सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव

अल्ट्रासोनिक कैथोड पर हाइड्रोजन का सोनो-इलेक्ट्रोकेमिकल उत्पादन।जब एक अल्ट्रासोनिक क्षेत्र को तरल इलेक्ट्रोलाइट पर लागू किया जाता है, तो ध्वनिक स्ट्रीमिंग और माइक्रो-जेटिंग, शॉक तरंगों, इलेक्ट्रोड से / से द्रव्यमान-हस्तांतरण वृद्धि और सतह की सफाई (पासिवेटेड परतों को हटाने) जैसे विविध अल्ट्रासोनिक गुहिकायन घटनाएं इलेक्ट्रोडपोजिशन / इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रियाओं को बढ़ावा देती हैं। इलेक्ट्रोडपोजीशन /इलेक्ट्रोप्लेटिंग पर सोनिकेशन के लाभकारी प्रभावपहले से ही कई नैनोकणों के लिए प्रदर्शित किए गए हैं, जिनमें धातु नैनोकणों, अर्धचालक नैनोपार्टिकल्स, कोर-शेल नैनोकणों और मिश्रित नैनोकणों शामिल हैं।
सोनोकेमिकल रूप से इलेक्ट्रोडयुक्त मेटालिक नैनोकणों जैसे सीआर, क्यू और फे कठोरता में उल्लेखनीय वृद्धि दिखाते हैं, जबकि जेडएन संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि दिखाता है।
(1999) ने सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव के माध्यम से सीडीएसई नैनोकणों को संश्लेषित किया। विभिन्न इलेक्ट्रोडपोजिशन और अल्ट्रासोनिक मापदंडों के समायोजन से सीडीई नैनोकणों के क्रिस्टल आकार को एक्स-रे अनाकार से 9 एनएम (स्फेलेराइट चरण) तक संशोधित करने की अनुमति मिलती है।

आशासी-सोरखाबी और बघेरी (2014) ने 4 एमए / सेमी 2 के वर्तमान घनत्व के साथ गैल्वानोस्टैटिक तकनीक का उपयोग करके ऑक्सालिक एसिड माध्यम में सेंट -12 स्टील पर पॉलीपायरोल (पीपीवाई) के सोनो-इलेक्ट्रोकेमिकल संश्लेषण के फायदों का प्रदर्शन किया। अल्ट्रासोनिकेटर यूपी 400 एस का उपयोग करके कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड के प्रत्यक्ष अनुप्रयोग ने पॉलीपाइरोल की अधिक कॉम्पैक्ट और अधिक सजातीय सतह संरचनाओं को जन्म दिया। परिणामों से पता चला कि अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार नमूनों के कोटिंग प्रतिरोध (आरकोट), संक्षारण प्रतिरोध (आरकोर्न), और वारबर्ग प्रतिरोध गैर-अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित पॉलीपाइरोल की तुलना में अधिक थे। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की छवियों ने कण आकृति विज्ञान पर इलेक्ट्रोड स्थिति के दौरान अल्ट्रासोनिकेशन के सकारात्मक प्रभावों की कल्पना की: परिणाम बताते हैं कि सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल संश्लेषण पॉलीपाइरोल के दृढ़ता से अनुयायी और चिकनी कोटिंग्स पैदा करता है। पारंपरिक इलेक्ट्रोडपोजिशन के साथ सोनो-इलेक्ट्रो-जमाव के परिणामों की तुलना करते हुए, यह स्पष्ट है कि सोनोइलेक्ट्रोकेमिस्ट्री विधि द्वारा तैयार कोटिंग्स में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के सोनिकेशन के परिणामस्वरूप द्रव्यमान हस्तांतरण में वृद्धि होती है और काम करने वाले इलेक्ट्रोड की सतह की सक्रियता होती है। ये प्रभाव पॉलीपाइरोल के अत्यधिक कुशल, उच्च गुणवत्ता वाले संश्लेषण में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।

सेंट -12 स्टील पर अल्ट्रासोनिक रूप से इलेक्ट्रोड पॉलीपाइरोल कोटिंग।

(ए) पीपीवाई और (बी) सोनोइलेक्ट्रोकेमियल जमा पॉलीपायरोल (पीपीवाई-यूएस) कोटिंग्स की एसईएम छवियां सेंट -12 स्टील पर (7500× का आवर्धन)
(अध्ययन और चित्र: © आशासी-सोरखाबी और बघेरी, 2014)

सोनो-इलेक्ट्रोकेमिकल जमाव नैनोकणों और नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्री के संश्लेषण के लिए एक अत्यधिक कुशल विधि है।

सोनोकेमिकल इलेक्ट्रोडपोजिशन नैनोकणों, कोर-शेल नैनोकणों, नैनोपार्टिकल-लेपित समर्थन और नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्री का उत्पादन करने की अनुमति देता है।
(चित्र और अध्ययन: ©इस्लाम एट अल।

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नैनोकम्पोजिट्स का सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल जमाव

इलेक्ट्रोडपोजिशन के साथ अल्ट्रासोनिकेशन का संयोजन प्रभावोत्पादक है और नैनोकम्पोजिट्स के एक आसान संश्लेषण की अनुमति देता है।
(2021) ने यांत्रिक और अल्ट्रासोनिक आंदोलन के तहत 4 जी / डीएम 3 टीआईओ 2 युक्त ऑक्सालिक एसिड स्नान से सोनोकेमिकल इलेक्ट्रोडपोजिशन द्वारा नैनोकम्पोजिट क्यू-एसएन-टीआईओ 2 कोटिंग्स को संश्लेषित किया। अल्ट्रासाउंड उपचार 26 kHz आवृत्ति और 32 W / dm3 शक्ति पर Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर UP200Ht के साथ किया गया था। परिणामों से पता चला है कि अल्ट्रासोनिक आंदोलन TiO2 कणों के समूह को कम करता है और घने Cu-Sn-TiO2 नैनोकम्पोजिट्स के जमाव की अनुमति देता है। जब पारंपरिक यांत्रिक आंदोलन की तुलना में, सोनिकेशन के तहत जमा क्यू-एसएन-टीआईओ 2 कोटिंग्स को उच्च समरूपता और चिकनी सतह की विशेषता है। सोनिकेटेड नैनोकम्पोजिट्स में, अधिकांश TiO2 कण Cu-Sn मैट्रिक्स में एम्बेडेड थे। अल्ट्रासाउंड आंदोलन की शुरूआत टीआईओ 2 नैनोकणों के सतह वितरण में सुधार करती है और एकत्रीकरण में बाधा डालती है।
यह दिखाया गया है कि अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड इलेक्ट्रोडपोजिशन द्वारा गठित नैनोकम्पोजिट क्यू-एसएन-टीआईओ 2 कोटिंग्स ई कोलाई बैक्टीरिया के खिलाफ उत्कृष्ट रोगाणुरोधी गुण प्रदर्शित करते हैं।

सोनोकेमिकल इलेक्ट्रोडपोजिशन का उपयोग कॉपर-टिन-टाइटेनियम डाइऑक्साइड (क्यू-एसएन-टीआईओ 2) कोटिंग्स जैसे नैनोमटेरियल्स का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। अध्ययन में, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर UP200Ht का उपयोग अल्ट्रासाउंड डिवाइस के रूप में किया गया था।

0.5 A/dm2 और 1.0 A/dm2 के कैथोडिक वर्तमान घनत्व पर सोनो-इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से जमा Cu-Sn-TiO2 कोटिंग्स की SEM छवियां।
(अध्ययन और चित्र: © खारितोनोव एट अल।

अल्ट्रासोनिक इलेक्ट्रोड दक्षता, उपज और विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के रूपांतरण दर में सुधार।

अल्ट्रासोनिक प्रोब इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है। अल्ट्रासाउंड तरंगें इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देती हैं जिसके परिणामस्वरूप दक्षता में सुधार होता है, अधिक पैदावार होती है और तेजी से रूपांतरण दरें होती हैं।
सोनोइलेक्ट्रोकेमिस्ट्री इलेक्ट्रोडपोजिशन प्रक्रियाओं में काफी सुधार करती है।

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Hielscher Ultrasonics नैनोमटेरियल्स के विश्वसनीय और कुशल सोनो-इलेक्ट्रोडपोजिशन / सोनोइलेक्ट्रोपलेटिंग के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण की आपूर्ति करता है। उत्पाद रेंज में आपके सोनो-इलेक्ट्रोकेमिकल जमाव अनुप्रयोग के लिए उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड सिस्टम, सोनो-इलेक्ट्रोड, रिएक्टर और कोशिकाएं शामिल हैं।

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नैनोपार्टिकल्स के इलेक्ट्रोडपोजिशन के लिए अल्ट्रासोनिक जांच UIP2000hdT के साथ Sonoelectrochemical इनलाइन रिएक्टर

अल्ट्रासोनिकेटर यूआईपी 2000एचडीटी की जांच नैनोपार्टिकल संश्लेषण के लिए एक सोनोइलेक्ट्रोकेमिकल सेटअप में इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करती है।

यह वीडियो एच-सेल इलेक्ट्रोलाइज़र सेटअप में विद्युत प्रवाह पर प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोड अल्ट्रासोनिकेशन के सकारात्मक प्रभाव को दर्शाता है। इसमें इलेक्ट्रो-केमिस्ट्री-अपग्रेड के साथ हाइल्स्चर यूपी 100 एच (100 वाट, 30 किलोहर्ट्ज) अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र और टाइटेनियम इलेक्ट्रोड / सोनोट्रोड का उपयोग किया गया है। पतला सल्फ्यूरिक एसिड का इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन गैस और ऑक्सीजन गैस का उत्पादन करता है। अल्ट्रासोनिकेशन इलेक्ट्रोड सतह पर प्रसार परत की मोटाई को कम करता है और इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान द्रव्यमान हस्तांतरण में सुधार करता है।

सोनो-इलेक्ट्रो-केमिस्ट्री - एच-सेल इलेक्ट्रोलिसिस पर अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभाव का चित्रण



साहित्य/संदर्भ


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