Sonoelektrokemijsko taloženje
Sonoelektrokemijska taloženja je tehnika sinteze, koja kombinira sonokemiju i elektrokemiju, za visoko učinkovitu i ekološki prihvatljivu proizvodnju nanomaterijala. Poznat kao brz, jednostavan i učinkovit, sonoelektrokemijska taloženja omogućuje sintezu nanočestica i nanokompozita kontroliranih oblikom.
Sono-elektrodepozicija nanočestica
Za sonoelektrodepoziciju (također sonoeletrokemijsku taloženje, sonokemijsko galvaniziranje ili sonokemijsku elektrodepoziciju) sa svrhom sinteze nanočestica, kao elektrode se koriste jedna ili dvije ultrazvučne sonde (sonotrode ili rogovi). Metoda sonoelektrokemijskog taloženja je vrlo učinkovita, kao i jednostavna i sigurna za rad, što omogućuje sintezu nanočestica i nanostruktura u velikim količinama. Osim toga, sonoelektrokemijska taloženje je intenzivirani proces, što znači da ultrazvukom ubrzava proces elektrolize tako da se reakcija može izvoditi u učinkovitijim uvjetima.
Primjena ultrazvuka snage na suspenzije značajno povećava procese prijenosa mase zbog makroskopskog strujanja i mikroskopskih interfacijalnih kavitacijskih sila. Na ultrazvučnim elektrodama (sono-elektrodama), ultrazvučne vibracije i kavitacija kontinuirano uklanjaju reakcijske proizvode s površine elektrode. Uklanjanjem svih pasivizirajućih taloženja, površina elektroda kontinuirano je dostupna za novu sintezu čestica.
Ultrazvučno generirana kavitacija potiče stvaranje glatkih i ujednačenih nanočestica koje su homogeno raspoređene u tekućoj fazi.
2x ultrazvučni procesori sa sondama, koji djeluju kao elektrode, tj. Ultrazvučne vibracije i kavitacija potiču elektrokemijske procese.
- nanočestice
- nanočestice ljuske jezgre
- Podrška ukrašena nanočesticama
- nanostrukture
- Nanokompoziti
- premazi
Sonoelektrokemijska taloženje nanočestica
Kada se ultrazvučno polje primijeni na tekući elektrolit, raznolike ultrazvučne kavitacije kao što su akustično strujanje i mikro-jetting, udarni valovi, poboljšanje prijenosa mase iz / na elektrodu i čišćenje površine (uklanjanje pasivizirajućih slojeva) potiču elektrodepoziciju / elektroplatiranje procesa. Blagotvorni učinci ultrazvukom na elektrodepoziciju / galvanizaciju već su dokazani za brojne nanočestice, uključujući metalne nanočestice, poluvodičke nanočestice, nanočestice ljuske jezgre i dopirane nanočestice.
Sonokemijski elektrodepozicionirane mettaličke nanočestice kao što su Cr, Cu i Fe pokazuju značajno povećanje tvrdoće, dok Zn pokazuje povećanu otpornost na koroziju.
(1999) sintetizirane CdSe nanočestice putem sonoelektrokemijskog taloženja. Prilagodbe različitih elektrodepozicija i ultrazvučnih parametara omogućuju izmjenu veličine kristala CdSe nanočestica iz rendgenske amorfne do 9 nm (faza sfalerita).
Ashassi-Sorkhabi i Bagheri (2014) pokazali su prednosti sono-elektrokemijske sinteze polipirola (PPy) na čeliku St-12 u mediju oksalne kiseline koristeći galvanostatsku tehniku gustoće struje od 4 mA /cm2. Izravna primjena niskofrekventnog ultrazvuka pomoću ultrasonicator UP400S dovela je do kompaktnijih i homogenijih površinskih struktura polipirola. Rezultati su pokazali da su otpornost premaza (Rcoat), otpornost na koroziju (Rcorr) i Otpornost na Warburg ultrazvučno pripremljenih uzoraka bili veći od otpornosti ne-ultrazvučno sintetiziranog polipirola. Slike skenirajuće elektronske mikroskopije vizualizirale su pozitivne učinke ultrazvukom tijekom elektrodepozicije na morfologiju čestica: Rezultati otkrivaju da sonoelektrokemijska sinteza daje snažno prianjajuće i glatke premaze polipirola. Uspoređujući rezultate sono-elektro-taloženja s konvencionalnom elektrodepozicijom, jasno je da premazi pripremljeni sonoelektrokemijskom metodom imaju veću otpornost na koroziju. Ultrazvukom elektrokemijske stanice rezultira poboljšanim prijenosom mase i aktivacijom površine radne elektrode. Ovi učinci značajno doprinose visoko učinkovitoj, visokokvalitetnoj sintezi polipirola.
SEM slike (a) PPy i (b) sonoelektrokemijskih taloženih polipirolskih (PPy-US) premaza na čeliku St-12 (povećanje od 7500×)
(studija i slike: © Ashassi-Sorkhabi i Bagheri, 2014.)
Sonokemijska elektrodepozicija omogućuje proizvodnju nanočestica, nanočestica ljuske jezgre, potpore obložene nanočesticama i nanostrukturiranih materijala.
(slika i studija: ©Islam i dr. 2019)
Sonoelektrokemijska taloženje nanokompozita
Kombinacija ultrazvuka s elektrodepozicijom je učinkovita i omogućuje facilnu sintezu nanokompozita.
(2021) sintetizirani nanokompozitivni Cu-Sn-TiO2 premazi sonokemijskom elektrodepozicijom iz kupke oksalne kiseline koja dodatno sadrži 4 g / dm3 TiO2 pod mehaničkom i ultrazvučnom agitacijom. Ultrazvučni tretman je proveden s Hielscher ultrasonicator UP200Ht na frekvenciji od 26 kHz i 32 W / dm3 snage. Rezultati su pokazali da ultrazvučna agitacija smanjuje aglomeraciju TiO2 čestica i omogućuje taloženje gustih Cu-Sn-TiO2 nanokompozita. U usporedbi s konvencionalnom mehaničkom agitacijom, Cu-Sn-TiO2 premaze taložene pod ultrazvukom karakterizira veća homogenost i glatka površina. U zvučnim nanokompozitima većina čestica TiO2 ugrađena je u Cu-Sn matricu. Uvođenje ultrazvučne agitacije poboljšava površinsku raspodjelu tiO2 nanočestica i ometa agregaciju.
Pokazano je da nanokompozitivni Cu-Sn-TiO2 premazi formirani ultrazvučno potpomognutom elektrodepozicijom pokazuju izvrsna antimikrobna svojstva protiv bakterija E. coli.
SEM slike sono-elektrokemijskih taloženih Cu–Sn-TiO2 premaza pri gustoći katodne struje od 0,5 A/dm2 i 1,0 A/dm2.
(studija i slike: © Kharitonov i sur., 2021))
Ultrazvučna sonda funkcionira kao elektroda. Ultrazvučni valovi potiču elektrokemijske reakcije što rezultira poboljšanom učinkovitošću, većim prinosima i bržim stopama konverzije.
Sonoelectrochemistry značajno poboljšava procese elektrodepozicije.
Sonoelektrokemijska oprema visokih performansi
Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučnu opremu visokih performansi za pouzdanu i učinkovitu sono-elektrodepoziciju / sonoelectroplating nanomaterijala. Asortiman proizvoda uključuje ultrazvučne sustave velike snage, sono-elektrode, reaktore i stanice za vašu sono-elektrokemijsku primjenu taloženja.
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Sonda ultrasonicator UIP2000hdT djeluje kao elektroda u sonoelektrokemijskom okruženju za sintezu nanočestica.
Književnost / Reference
- Dmitry S. Kharitonov, Aliaksandr A. Kasach, Denis S. Sergievich, Angelika Wrzesińska, Izabela Bobowska, Kazimierz Darowicki, Artur Zielinski, Jacek Ryl, Irina I. Kurilo (2021): Ultrasonic-assisted electrodeposition of Cu-Sn-TiO2 nanocomposite coatings with enhanced antibacterial activity. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 75, 2021.
- Ashassi-Sorkhabi, Habib; Bagheri, Robabeh (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology 2014.
- Hyde, Michael; Compton, Richard (2002): How ultrasound influence the electrodeposition of metals. Journal of Electroanalytical Chemistry 531, 2002. 19-24.
- Mastai, Y., Polsky, R., Koltypin, Y., Gedanken, A., & Hodes, G. (1999): Pulsed Sonoelectrochemical Synthesis of Cadmium Selenide Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 121(43), 1999. 10047–10052.
- Josiel Martins Costa, Ambrósio Florêncio de Almeida Neto (2020): Ultrasound-assisted electrodeposition and synthesis of alloys and composite materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 68, 2020.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.