Sonoelektrokemijska sinteza nanočestica
Ultrazvučno potpomognuta elektrokemijska sinteza nanočestica vrlo je djelotvoran i troškovno učinkovit način proizvodnje visokokvalitetnih nanočestica u velikim razmjerima. Sonoelektrokemijska sinteza, poznata i kao sonoelektrodepozicija, omogućuje pripravu nanostruktura različitih materijala i oblika.
Sonoelektrokemijska sinteza i sonoelektrodepozicija nanočestica
Sonoelektrokemijska sinteza ili sonoelektrodepozicija tehnika je proizvodnje metalnih nanočestica primjenom ultrazvuka velike snage tijekom procesa elektrodepozicije radi poticanja prijenosa mase rastućih nanočestica na površini katode i u okolnoj otopini.
Pri sonoelektrokemijskoj sintezi ili sonoelektrodepoziciji nanočestica učinci sonokemije kombiniraju se s procesom elektrodepozicije. Sonoelektrokemijski učinci snažnih ultrazvučnih valova i nastale akustične kavitacije na kemijske reakcije uzrokovani su vrlo visokim temperaturama, tlakovima i njihovim razlikama koje nastaju unutar i oko kavitacijskih mjehurića koji kolabiraju. Kombiniranjem sonokemije s elektrokemijom sonoelektrokemija pruža združene učinke kao što su poboljšan prijenos mase, čišćenje površina elektroda, otplinjavanje otopine te povećane brzine reakcija. Sveukupno, sonoelektrokemijska sinteza nanočestica (sonoelektrodepozicija) ističe se visokim prinosima visokokvalitetnih nanočestica koje se mogu proizvesti u blagim uvjetima, brzim i troškovno učinkovitim postupkom. Procesni parametri sonoelektrokemije i sonoelektrodepozicije omogućuju utjecaj na veličinu i morfologiju čestica.
Pročitajte više o sonoelektrokemijskom taloženju nanočestica i nanostrukturiranih materijala!
Saznajte kako sonoelektrolitičko dobivanje metala omogućuje veće prinose i niže troškove procesa!
Sonoelektrokemijska elektroda za sintezu nanočestica (sonoelektrodepozicija)
- Vrlo djelotvorna
- Primjenjiva na mnoge materijale i strukture
- Brz proces
- Proces „u jednoj posudi”
- Blagi uvjeti
- Niski troškovi
- Sigurno i jednostavno rukovanje
Kako funkcionira sonoelektrokemijska sinteza / sonoelektrodepozicija?
Osnovna izvedba sustava za sonoelektrodepoziciju namijenjenog sonoelektrokemijskoj sintezi nanočestica prilično je jednostavna. Jedina razlika između izvedbe sustava za sonoelektrodepoziciju i sustava za elektrodepoziciju jest to što se kao elektroda odnosno elektrode sustava za sonoelektrodepoziciju upotrebljavaju ultrazvučne sonde. Ultrazvučna sonda služi kao radna elektroda za sintezu metalnih nanočestica. Jedan od glavnih pokretačkih učinaka ultrazvuka u sonoelektrodepoziciji jest povećan prijenos mase između elektrode (katode i/ili anode) i okolne otopine.
Budući da se procesni parametri sonoelektrokemijske sinteze i sonoelektrodepozicije mogu precizno kontrolirati i prilagođavati, mogu se sintetizirati nanočestice kontrolirane veličine i oblika. Sonoelektrokemijska sinteza i sonoelektrodepozicija primjenjive su na širok raspon metalnih nanočestica i nanostrukturiranih kompleksa.
Prednosti sonoelektrokemijske sinteze nanočestica
Istraživačka skupina prof. Islama i prof. Polleta s NTNU-a u svojem istraživačkom članku (2019) sažima glavne prednosti sonoelektrokemijske proizvodnje nanočestica na sljedeći način: „(i) znatno poboljšanje prijenosa mase u blizini elektrode, čime se mijenja brzina, a ponekad i mehanizam elektrokemijskih reakcija, (ii) promjena morfologije površine djelovanjem kavitacijskih mlazova na međupovršini elektroda–elektrolit, što obično uzrokuje povećanje površine i (iii) smanjenje debljine difuzijskog sloja elektrode te posljedično osiromašenje ionima.” (Islam et al. 2019)
- metalne nanočestice
- nanoprahovi legura i poluvodiča
- polimerne nanočestice
- nanokompoziti
kao što su
- nanočestice (NPs) bakra (Cu)
- magnetitne (Fe3O4) nanočestice
- nanočestice legure volframa i kobalta (W-Co)
- nanokompleksi cinka (Zn)
- nanoštapići zlata (Au)
- feromagnetske Fe45Pt55 nanočestice
- kvantne točke (QDs) kadmijeva telurida (CdTe)
- nanoštapići olovova telurida (PbTe)
- molibdenov disulfid sličan fulerenu (MoS2)
- nanočestice polianilina (PA)
- vodljivi polimer poli(N-metilanilin) (PNMA)
- nanokompoziti polipirola/višestijenih ugljikovih nanocijevi (MWCNTs)/kitozana
Elektrokemijske sonde i reaktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics vaš je partner s dugogodišnjim iskustvom u području ultrazvučnih sustava visokih performansi za sonokemiju i sonoelektrokemiju. Proizvodimo i distribuiramo najsuvremenije ultrazvučne sonde i reaktore koji se diljem svijeta upotrebljavaju za zahtjevne primjene u teškim radnim uvjetima. Za sonoelektrokemiju i sonoelektrodepoziciju Hielscher je razvio posebne ultrazvučne sonde, reaktore i izolatore. Ultrazvučne sonde djeluju kao katoda i/ili anoda, dok ultrazvučne reaktorske ćelije osiguravaju optimalne uvjete za elektrokemijske reakcije. Ultrazvučne elektrode i ćelije dostupne su za galvanske / voltine, kao i za elektrolitičke sustave.
Precizno podesive amplitude za optimalne rezultate
Svi Hielscher ultrazvučni procesori omogućuju precizno upravljanje te su stoga pouzdani radni uređaji u istraživanju i razvoju te proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost sonokemijski i sonomehanički induciranih reakcija. Svi procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics omogućuju precizno podešavanje amplitude. Industrijski ultrazvučni procesori tvrtke Hielscher mogu postići vrlo visoke amplitude i osigurati potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne sonoelektrokemijske primjene. Amplitude do 200µm mogu se lako održavati pri neprekidnom radu 24/7.
Precizno podešavanje amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera omogućuju vam precizan utjecaj na sonoelektrokemijsku reakciju. Tijekom svakog ciklusa sonikacije svi ultrazvučni parametri automatski se bilježe na ugrađenu SD karticu kako bi se svaki ciklus mogao procijeniti i kontrolirati. Optimalna sonikacija za najučinkovitije sonoelektrokemijske reakcije!
Sva je oprema izrađena za rad 24/7/365 pod punim opterećenjem, a njezina robusnost i pouzdanost čine je izdržljivim radnim alatom u vašem elektrokemijskom procesu. Time ultrazvučna oprema tvrtke Hielscher postaje pouzdan radni alat koji ispunjava zahtjeve vašeg sonoelektrokemijskog procesa.
Najviša kvaliteta – osmišljeno i proizvedeno u Njemačkoj
Kao poduzeće u obiteljskom vlasništvu i pod obiteljskim upravljanjem, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvalitete svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji projektiraju se, proizvode i temeljito ispituju u našem sjedištu u Teltowu pokraj Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher čine je izdržljivim radnim alatom u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim uvjetima prirodna je značajka ultrazvučnih sondi i reaktora visokih performansi tvrtke Hielscher.
Obratite nam se sada i opišite zahtjeve svojeg elektrokemijskog procesa! Preporučit ćemo vam najprikladnije ultrazvučne elektrode i izvedbu reaktorskog sustava!
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Sonde ultrazvučnih procesora UIP2000hdT (2000 vata, 20kHz) djeluju kao elektrode za sonoelektrodepoziciju nanočestica
Sonda ultrazvučnog uređaja UIP2000hdT djeluje kao elektroda u sonoelektrokemijskom sustavu za sintezu nanočestica.
Literatura / Reference
- 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.
Ultrazvuk visokih performansi! Asortiman proizvoda tvrtke Hielscher obuhvaća cijeli spektar, od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.