Sonoelectrochemical նստվածք
Սոնոէլեկտրոքիմիական նստեցումը սինթեզի տեխնիկա է, որը համատեղում է սոնոքիմիան և էլեկտրաքիմիան՝ նանոնյութերի բարձր արդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր արտադրության համար: Հանրաճանաչությունը որպես արագ, պարզ և արդյունավետ՝ սոնոէլեկտրաքիմիական նստեցումը թույլ է տալիս ձևով կառավարվող նանոմասնիկների և նանոկոմպոզիտների սինթեզ:
Sono-Electrodeposition of Nanoparticles
Sonoelectrodeposition (նաև sonoeletrochemical նստեցում, sonochemical electroplating կամ sonochemical electrodeposition)՝ նանոմասնիկների սինթեզման նպատակով, որպես էլեկտրոդներ օգտագործվում են մեկ կամ երկու ուլտրաձայնային զոնդեր (սոնոտրոդներ կամ բեղիկներ): Սոնոէլեկտրաքիմիական նստեցման մեթոդը շատ արդյունավետ է, ինչպես նաև պարզ և անվտանգ գործելու համար, ինչը թույլ է տալիս սինթեզել նանոմասնիկներ և նանոկառուցվածքներ մեծ քանակությամբ: Բացի այդ, sonoelectrochemical նստվածքը ինտենսիվ գործընթաց է, ինչը նշանակում է, որ sonication-ը արագացնում է էլեկտրոլիզի գործընթացը, որպեսզի ռեակցիան կարող է իրականացվել ավելի արդյունավետ պայմաններում:
Կախոցների վրա ուժային ուլտրաձայնի կիրառումը զգալիորեն մեծացնում է զանգվածի փոխանցման գործընթացները մակրոսկոպիկ հոսքի և միկրոսկոպիկ միջերեսային կավիտացիոն ուժերի պատճառով: Ուլտրաձայնային էլեկտրոդների վրա (սոնո-էլեկտրոդներ) ուլտրաձայնային թրթռումը և կավիտացիան շարունակաբար հեռացնում են ռեակցիայի արտադրանքները էլեկտրոդի մակերեսից: Հեռացնելով պասիվացնող նստվածքները՝ էլեկտրոդի մակերեսը շարունակաբար հասանելի է նոր մասնիկների սինթեզի համար:
Ուլտրաձայնային միջոցով առաջացած կավիտացիան նպաստում է հարթ և միատեսակ նանոմասնիկների ձևավորմանը, որոնք միատարր բաշխված են հեղուկ փուլում:
2x ուլտրաձայնային պրոցեսոր՝ զոնդերով, որոնք գործում են որպես էլեկտրոդներ, այսինքն՝ կաթոդ և անոդ: Ուլտրաձայնային թրթռումը և կավիտացիան նպաստում են էլեկտրաքիմիական գործընթացներին:
- նանոմասնիկներ
- միջուկ-կեղևի նանոմասնիկներ
- Նանոմասնիկների զարդարված աջակցություն
- նանոկառուցվածքներ
- նանոկոմպոզիտներ
- ծածկույթներ
Նանոմասնիկների սոնոէլեկտրոքիմիական նստեցում
Երբ ուլտրաձայնային դաշտը կիրառվում է հեղուկ էլեկտրոլիտի վրա, տարատեսակ ուլտրաձայնային կավիտացիայի երևույթները, ինչպիսիք են ակուստիկ հոսքը և միկրոժայթքումը, հարվածային ալիքները, զանգվածային փոխանցման ուժեղացումը էլեկտրոդից/դեպի և մակերեսի մաքրումը (պասիվացնող շերտերի հեռացումը) նպաստում են էլեկտրոդեզոնացիայի/էլեկտրապատման գործընթացներին: . Sonication-ի շահավետ ազդեցությունը էլեկտրատեղադրման/էլեկտրապատման վրա արդեն իսկ ցուցադրվել է բազմաթիվ նանոմասնիկների համար, այդ թվում՝ մետաղական նանոմասնիկների, կիսահաղորդչային նանոմասնիկների, միջուկի կեղևի նանոմասնիկների և դոպինգով նանոմասնիկների համար:
Sonochemically electrodeposited մետաղական նանոմասնիկները, ինչպիսիք են Cr, Cu և Fe, ցույց են տալիս կարծրության զգալի աճ, մինչդեռ Zn-ը ցույց է տալիս կոռոզիոն դիմադրության բարձրացում:
Mastai et al. (1999) սինթեզեց CdSe նանոմասնիկները սոնոէլեկտրաքիմիական նստվածքի միջոցով: Տարբեր էլեկտրադեպոզիցիայի և ուլտրաձայնային պարամետրերի ճշգրտումները թույլ են տալիս փոփոխել CdSe նանոմասնիկների բյուրեղների չափը ռենտգենյան ամորֆից մինչև 9 նմ (սֆալերիտի փուլ):
Աշասսի-Սորխաբին և Բաղերին (2014) ցույց են տվել պոլիպիրոլի (PPy) սոնոէլեկտրոքիմիական սինթեզի առավելությունները St-12 պողպատի վրա օքսալաթթվային միջավայրում՝ օգտագործելով գալվանոստատիկ տեխնիկան 4 մԱ/սմ2 հոսանքի խտությամբ: Ցածր հաճախականության ուլտրաձայնի ուղղակի կիրառումը UP400S ուլտրաձայնային սարքի միջոցով հանգեցրեց պոլիպիրոլի ավելի կոմպակտ և միատարր մակերեսային կառուցվածքների: Արդյունքները ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային եղանակով պատրաստված նմուշների ծածկույթի դիմադրությունը (Rcoat), կոռոզիոն դիմադրությունը (Rcorr) և Վարբուրգի դիմադրությունը ավելի բարձր էին, քան ոչ ուլտրաձայնային սինթեզված պոլիպիրոլինը: Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի պատկերները պատկերացնում են ուլտրաձայնային ախտահանման դրական ազդեցությունը մասնիկների մորֆոլոգիայի վրա էլեկտրադեպոզիցիայի ժամանակ: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ sonoelectrochemical սինթեզը տալիս է պոլիպիրոլի ամուր կպչուն և հարթ ծածկույթներ: Համեմատելով սոնոէլեկտրոնային նստեցման արդյունքները սովորական էլեկտրադեպոզիցիայի հետ՝ պարզ է դառնում, որ սոնոէլեկտրաքիմիական մեթոդով պատրաստված ծածկույթներն ունեն ավելի բարձր կոռոզիոն դիմադրություն: Էլեկտրաքիմիական բջիջի արտահոսքը հանգեցնում է զանգվածի ուժեղացված փոխանցման և աշխատանքային էլեկտրոդի մակերեսի ակտիվացմանը: Այս ազդեցությունները զգալիորեն նպաստում են պոլիպիրոլի բարձր արդյունավետ և որակյալ սինթեզին:
St-12 պողպատի վրա (ա) PPy և (բ) sonoelectrochemial deponed polypyrrole (PPy-US) ծածկույթների SEM պատկերներ (7500 × խոշորացում)
(ուսումնասիրություն և նկարներ՝ © Աշասի-Սորխաբի և Բաղերի, 2014)
Sonochemical electrodeposition-ը թույլ է տալիս արտադրել նանոմասնիկներ, միջուկի կեղևով նանոմասնիկներ, նանոմասնիկներով պատված հենարան և նանոկառուցվածքային նյութեր:
(նկար և ուսումնասիրություն՝ ©Islam et al. 2019)
Նանոկոմպոզիտների սոնոէլեկտրոքիմիական նստեցում
Ուլտրաձայնային ախտահանման համադրությունը էլեկտրադեպոզիցիայի հետ արդյունավետ է և թույլ է տալիս նանոկոմպոզիտների հեշտ սինթեզ:
Խարիտոնովը և այլք։ (2021) սինթեզված նանոկոմպոզիտային Cu–Sn–TiO2 ծածկույթներ օքսալաթթվի բաղնիքից սոնոքիմիական էլեկտրոդեզոնով, որը լրացուցիչ պարունակում է 4 գ/դմ3 TiO2 մեխանիկական և ուլտրաձայնային հուզման ներքո։ Ուլտրաձայնային բուժումը կատարվել է Hielscher ultrasonicator UP200Ht 26 կՀց հաճախականությամբ և 32 Վտ/դմ3 հզորությամբ: Արդյունքները ցույց տվեցին, որ ուլտրաձայնային հուզումը նվազեցնում է TiO2 մասնիկների ագլոմերացումը և թույլ է տալիս խիտ Cu–Sn–TiO2 նանոկոմպոզիտների նստեցում։ Երբ համեմատվում է սովորական մեխանիկական գրգռման հետ, Cu–Sn–TiO2 ծածկույթները, որոնք նստած են արտահոսքի միջոցով, բնութագրվում են ավելի բարձր միատարրությամբ և ավելի հարթ մակերեսով: Sonicated nanocomposites-ում TiO2 մասնիկների մեծ մասը ներկառուցված էր Cu-Sn մատրիցում: Ուլտրաձայնային գրգռման ներդրումը բարելավում է TiO2 նանոմասնիկների մակերեսային բաշխումը և խոչընդոտում ագրեգացմանը:
Ցույց է տրված, որ նանոկոմպոզիտային Cu–Sn–TiO2 ծածկույթները, որոնք ձևավորվել են ուլտրաձայնային օգնությամբ էլեկտրադեպոզիցիայի միջոցով, ցուցադրում են հիանալի հակամանրէային հատկություններ E. coli բակտերիաների դեմ։
SEM պատկերներ sono-էլեկտրաքիմիական ավանդադրված Cu-Sn-TiO2 ծածկույթների վրա կաթոդիկ հոսանքի 0,5 A/dm2 և 1,0 A/dm2 խտությամբ:
(ուսումնասիրություն և նկարներ. © Խարիտոնով և այլք, 2021)
Ուլտրաձայնային զոնդը գործում է որպես էլեկտրոդ: Ուլտրաձայնային ալիքները խթանում են էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները, որոնք հանգեցնում են բարելավված արդյունավետության, բարձր եկամտաբերության և փոխակերպման ավելի արագ տեմպերի:
Sonoelectrochemistry-ն զգալիորեն բարելավում է էլեկտրոդեզոնավորման գործընթացները:
Բարձր արդյունավետության Sonoelectrochemical Սարքավորումներ
Hielscher Ultrasonics-ը տրամադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքավորում՝ նանոնյութերի հուսալի և արդյունավետ սոնոէլեկտրոդեզոնավորման/սոնոէլեկտրապատման համար: Ապրանքի տեսականին ներառում է բարձր հզորության ուլտրաձայնային համակարգեր, sono-էլեկտրոդներ, ռեակտորներ և բջիջներ ձեր sono-էլեկտրաքիմիական նստեցման կիրառման համար:
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
UIP2000hdT ուլտրաձայնային սարքի զոնդը գործում է որպես էլեկտրոդ՝ նանոմասնիկների սինթեզի համար sonoelectrochemical setup-ում:
Գրականություն / Հղումներ
- 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-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.