ZnO նանոկառուցվածքներ, որոնք աճում են ուլտրաձայնային սինթեզի միջոցով

Ուլտրաձայնային նանոմասնիկների սինթեզը մեծ ուշադրություն է գրավել մեղմ ռեակցիայի պայմաններում վերահսկվող չափերով, մորֆոլոգիայի և բյուրեղականությամբ նանոնյութեր արտադրելու ունակության շնորհիվ: Տեխնիկան օգտագործում է ակուստիկ կավիտացիան՝ առաջացնելու տեղայնացված բարձր ջերմաստիճաններ և ճնշումներ՝ նպաստելով նանոմասնիկների ընդլայնված միջուկացմանը և աճին: Սովորական սինթեզի մեթոդների համեմատ, ուլտրաձայնային սինթեզն առաջարկում է այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են արագ արձագանքման արագությունը, մասշտաբայնությունը և կառուցվածքային հատկությունները ճշգրտելու ունակությունը` փոփոխելով ռեակցիայի պարամետրերը:

Մենք օգտագործում ենք ZnO նանոկառուցվածքների սինթեզը որպես օրինակելի դեպք՝ ընդգծելու փոփոխված կառուցվածքներով ուլտրաձայնային նանոմասնիկների սինթեզի առավելությունները: Morales-Flores et al. (2013) ուսումնասիրում է սոնոքիմիական սինթեզի դերը ZnO նանոկառուցվածքների մորֆոլոգիայի վերահսկման գործում: Օգտագործելով Hielscher զոնդի տիպի UP400St (400 Վտ, 24 կՀց) sonicator-ը, հետազոտողները ցույց տվեցին, թե ինչպես են ռեակցիայի պայմանների տատանումները, մասնավորապես pH-ն ազդում ZnO նանոկառուցվածքների վերջնական մորֆոլոգիայի, կառուցվածքային հատկությունների և ֆոտոլյումինեսցենտային վարքի վրա:

փորձարարական կարգավորում – ZnO նանոմասնիկների սինթեզ՝ օգտագործելով Sonication

Ցինկի ացետատի ջրային լուծույթները (0,068 Մ) ենթարկվել են ուլտրաձայնային ճառագայթման 40 Վտ ցրված հզորությամբ արգոնի հոսքի տակ: Ռեակցիայի pH-ը ճշգրտվել է 7-ից 10-ի միջև՝ օգտագործելով ամոնիումի հիդրօքսիդ (NH4OH)՝ զգալիորեն ազդելով սինթեզված ZnO կառուցվածքների մորֆոլոգիայի վրա: Սոնոքիմիական գործընթացը առաջացրել է ակուստիկ կավիտացիա՝ առաջացնելով տեղայնացված բարձր ջերմաստիճան և բարձր ճնշման պայմաններ, որոնք նպաստում են ZnO-ի միջուկացմանը և աճին:

pH-ի ազդեցությունը մորֆոլոգիայի և կառուցվածքային հատկությունների վրա

Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը (SEM) բացահայտեց տարբեր մորֆոլոգիաներ տարբեր pH մակարդակներում.

pH 7.0: Ձողանման ZnO նանոկառուցվածքների առաջացում (86 նմ լայնություն, 1182 նմ երկարություն) խառը ZnO/Zn(OH)2 փուլով։
pH 7,5–8,0: Անցում դեպի երեսապատված ձողեր և գավաթների վերջավոր ձողեր (~250–430 նմ երկարություն, 135–280 նմ լայնություն):
pH 9.0: Spindle-ձև ZnO նանոկառուցվածքներ (~256 նմ երկարություն, 95 նմ լայնություն) բարձր միկրոլարվածությամբ:
pH 10.0: Միատեսակ երեսապատված նանոբարեր (~ 407 նմ երկարություն, 278 նմ լայնություն) նվազեցված արատների խտությամբ:

Ուլտրաձայնային եղանակով սինթեզված ZnO նանոկառուցվածքների SEM միկրոգրաֆներ, որոնք աճում են (ա) pH 7, (բ) pH 7,5, (գ) pH 8, դ) pH 9,
և (ե) ռեակցիայի խառնուրդի pH 10:
(Ուսումնասիրություն և պատկերներ. ©Flores-Morales et al., 2013)

Ռենտգենյան դիֆրակցիան (XRD) հաստատեց վեցանկյուն վուրցիտային ZnO-ի առկայությունը pH > 7-ի դեպքում՝ բարձր pH արժեքների դեպքում բյուրեղացման և հատիկների աճի բարձրացմամբ։

Օպտիկական հատկություններ և թերությունների վերահսկում

Սենյակի ջերմաստիճանի ֆոտոլյումինեսցենցիայի (PL) վերլուծությունը ընդգծեց արտանետումների երկու հիմնական գոտի.

Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում (~ 380 նմ).
Տեսանելի արտանետում (~580 նմ). կապված կառուցվածքային թերությունների հետ, ինչպիսիք են թթվածնի թափուր աշխատատեղերը և ինտերստիցիալ թերությունները:

Հատկանշական է, որ pH-ի ավելացումը հանգեցրեց արատների հետ կապված արտանետումների ավելի բարձր ինտենսիվության մինչև pH 9, ինչը վերագրվում էր մակերեսի ավելացմանը և ցանցի անկատարությանը: Այնուամենայնիվ, pH 10-ի դեպքում արատների արտանետումների ինտենսիվությունը նվազել է մակերևույթի և վանդակաճաղերի կրճատված թերությունների պատճառով:

“Տարբեր մորֆոլոգիայի ZnO նանոկառուցվածքները կարող են ստեղծվել ջրային լուծույթում ցինկի ացետատի ուլտրաձայնային հիդրոլիզի միջոցով՝ վերահսկելով դրա հիդրոլիզի արագությունը pH-ի ճշգրտման միջոցով: Մինչդեռ 7 կամ ավելի ցածր լուծույթը արտադրում է անմաքուր ZnO նանոկառուցվածքներ՝ խառնված Zn(OH)2 փուլով, ռեակցիայի խառնուրդի ավելի բարձր pH արժեքները մաքուր վեցանկյուն փուլում արտադրում են ZnO նանոկառուցվածքներ: Վերահսկող լուծույթի pH-ը 7,5-ից 10-ի միջև, կարող է արտադրվել տարբեր մորֆոլոգիայի ֆազային մաքուր ZnO նանոկառուցվածքներ և կարող է վերահսկվել դրանց կառուցվածքային և մակերեսային թերությունների կոնցենտրացիան: Ցուցադրվել է ցածր հզորության ուլտրաձայնի օգտագործումը ZnO նանոկառուցվածքների քիմիական սինթեզի արդյունավետ կերպով:”
Ֆլորես-Մորալես և այլք, 2013 թ

Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս UP400St-ի օգտագործմամբ ուլտրաձայնային ճառագայթման խորը ազդեցությունը ZnO նանոկառուցվածքի սինթեզի վրա: Կարգավորելով pH-ը` հետազոտողները հաջողությամբ մոդուլավորեցին մորֆոլոգիան, բյուրեղությունը և արատների խտությունը: Գտածոները ընդգծում են սոնոքիմիական մեթոդների ներուժը հարմարեցված նանոմասնիկների սինթեզի համար՝ առաջարկելով ուղիներ օպտոէլեկտրոնիկայի և կատալիզի կիրառման համար:

Ստացեք լավագույն Sonicator-ը ձեր նանոմասնիկների սինթեզի համար

Hielscher զոնդի տիպի sonicators-ը հայտնի են իրենց հզորությամբ, հուսալիությամբ, ճշգրտությամբ և օգտագործողի համար հարմարությամբ, ինչը նրանց դարձնում է իդեալական ընտրություն նանոմասնիկների սինթեզի համար: Ժամանակակից տեխնոլոգիաների և հզոր ճարտարագիտության շնորհիվ այս ուլտրաձայնային պրոցեսորներն առաջարկում են անզուգական վերահսկողություն սոնոքիմիական ռեակցիաների նկատմամբ՝ ապահովելով վերարտադրելիություն և արդյունավետություն: UP400St-ը, օրինակ, ապահովում է էներգիայի ճշգրիտ մուտքագրում և հարմարեցված կարգավորումներ՝ թույլ տալով հետազոտողներին հարմարեցնել սինթեզի պայմանները նանոմասնիկների օպտիմալ մորֆոլոգիայի և բյուրեղության համար: Անկախ նրանից, թե լաբորատոր մասշտաբի հետազոտությունների համար, թե արդյունաբերական կիրառման համար, Hielscher sonicators-ը երաշխավորում է բարձր արդյունավետություն և օգտագործման հեշտություն՝ ամրապնդելով նրանց համբավը որպես սոնոքիմիական սինթեզի լավագույն ընտրություն:
Օգտվեք նանոմասնիկների սինթեզի համար ուլտրաձայնային հզորությունից:

Այս տեսանյութում մենք ձեզ ցույց ենք տալիս 2 կիլովատ հզորությամբ ուլտրաձայնային համակարգ մաքրման պահարանում ներկառուցված աշխատանքի համար: Hielscher-ը ուլտրաձայնային սարքավորումներ է մատակարարում գրեթե բոլոր ոլորտներին, ինչպիսիք են քիմիական արդյունաբերությունը, դեղագործությունը, կոսմետիկան, նավթաքիմիական գործընթացները, ինչպես նաև լուծիչների վրա հիմնված արդյունահանման գործընթացները: Չժանգոտվող պողպատից մաքրվող այս պահարանը նախատեսված է վտանգավոր տարածքներում աշխատելու համար: Այդ նպատակով կնքված պահարանը հաճախորդի կողմից կարող է մաքրվել ազոտով կամ մաքուր օդով, որպեսզի կանխվի դյուրավառ գազերի կամ գոլորշիների մուտքը պահարան:

Ինչու՞ Hielscher Ultrasonics:

բարձր արդյունավետություն
գերժամանակակից տեխնոլոգիա
հուսալիություն & ամրություն
կարգավորելի, ճշգրիտ գործընթացի վերահսկում
խմբաքանակ & ներդիր
ցանկացած ծավալի համար – լաբորատորիայից մինչև արտադրական մասշտաբ
խելացի ծրագրակազմ
խելացի գործառույթներ (օրինակ՝ ծրագրավորվող, տվյալների արձանագրություն, հեռակառավարում)
հեշտ և անվտանգ գործելու համար
ցածր սպասարկում
CIP (մաքուր տեղում)

Հարցրեք լրացուցիչ տեղեկությունների համար

Օգտագործեք ստորև բերված ձևը՝ նանոմասնիկների սինթեզի համար ուլտրաձայնային սարքերի վերաբերյալ մանրամասն տեղեկություններ խնդրելու համար, ներառյալ կիրառման նշումները և գնագոյացումը: Մեր թիմը ուրախ է քննարկել ձեր գործընթացը և խորհուրդ տալ ձեր հատուկ պահանջներին համապատասխանող ձայնային սարք:

Էլփոստի հասցեն (պարտադիր է)

Հեռախոսահամար

Անուն

Հետաքրքրություն

Դիզայն, արտադրություն և խորհրդատվություն – Որակյալ Արտադրված է Գերմանիայում

Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են իրենց բարձր որակի և դիզայնի չափանիշներով: Հզորությունը և հեշտ շահագործումը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի սահուն ինտեգրումը արդյունաբերական օբյեկտներում: Կոպիտ պայմանները և պահանջկոտ միջավայրերը հեշտությամբ կառավարվում են Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի կողմից:

Hielscher Ultrasonics-ը ISO սերտիֆիկացված ընկերություն է և հատուկ շեշտադրում է կատարում բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերի վրա, որոնք բնութագրվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներով և օգտագործողների համար հարմարավետությամբ: Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են ԵԽ-ին և համապատասխանում են UL, CSA և RoH-ների պահանջներին:

Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.

Խմբաքանակի ծավալը	Հոսքի արագություն	Առաջարկվող սարքեր
0.5-ից 1.5մլ	ԱԺ	VialTweeter
1-ից 500 մլ	10-ից 200 մլ / րոպե	UP100H
10-ից 2000 մլ	20-ից 400 մլ / րոպե	UP200Ht, UP400 Փ
0.1-ից 20լ	0.2-ից 4լ/րոպե	UIP2000hdT
10-ից 100 լ	2-ից 10 լ / րոպե	UIP4000hdT
15-ից 150 լ	3-ից 15 լ / րոպե	UIP6000hdT
ԱԺ	10-ից 100 լ / րոպե	UIP16000hdT
ԱԺ	ավելի մեծ	կլաստերի UIP16000hdT

Առնչվող թեմաներ

Հաճախակի տրվող հարցեր

Ինչի՞ համար են օգտագործվում ZnO նանոմասնիկները:

ZnO նանոմասնիկները լայնորեն օգտագործվում են կենսաբժշկական կիրառություններում, ֆոտոկատալիզի, սենսորների, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման, հակաբակտերիալ ծածկույթների և օպտոէլեկտրոնիկայի մեջ՝ շնորհիվ իրենց յուրահատուկ օպտիկական, էլեկտրական և հակամանրէային հատկությունների:

Որո՞նք են ZnO նանոմասնիկների սինթեզի մեթոդները:

ZnO նանոմասնիկների սինթեզի ընդհանուր մեթոդները ներառում են sol-gel, precipitation, hydrothermal, solvothermal և green սինթեզը: Յուրաքանչյուր մեթոդ ազդում է մասնիկների չափի, մորֆոլոգիայի և բյուրեղության վրա՝ ազդելով դրանց կատարման վրա տարբեր կիրառություններում:

Որո՞նք են ZnO նանոմասնիկների սինթեզի և կիրառման հատկությունները:

ZnO նանոմասնիկները ցուցադրում են բարձր մակերես, ուժեղ ուլտրամանուշակագույն կլանում, պիեզոէլեկտրականություն և ֆոտոկատալիտիկ ակտիվություն: Դրանց սինթեզը ազդում է այնպիսի հատկությունների վրա, ինչպիսիք են չափերի բաշխումը, փուլային մաքրությունը և մակերեսային թերությունները, որոնք կարևոր են շրջակա միջավայրի վերականգնման, դեղերի առաքման և էներգիայի պահպանման համար:

Ո՞ր մեթոդն է լավագույնը նանոմասնիկների սինթեզի համար:

Նանոմասնիկների սինթեզի լավագույն մեթոդը կախված է ցանկալի հատկություններից և կիրառությունից: Սոնոքիմիական սինթեզը, որն օգտագործում է ուլտրաձայնային ճառագայթումը, շատ արդյունավետ է ZnO նանոմասնիկներ արտադրելու համար՝ վերահսկվող չափերով, բարձր մաքրությամբ և ընդլայնված մակերեսով: Այն նպաստում է արագ միջուկացմանը, կանխում է ագլոմերացիան և կարող է զուգակցվել հիդրոթերմային կամ սոլ-գել մեթոդների հետ՝ բարելավելու բյուրեղությունը և ցրումը: Այս մոտեցումը հատկապես ձեռնտու է կենսաբժշկական, կատալիտիկ և սենսորային կիրառությունների համար՝ շնորհիվ էներգաարդյունավետության և միատեսակ նանոկառուցվածքներ արտադրելու ունակության:
Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնային sol-gel ռեակցիաների մասին:

Ո՞րն է ZnO նանոմասնիկների քիմիական կայունությունը:

ZnO նանոմասնիկները ցույց են տալիս չափավոր քիմիական կայունություն, սակայն կարող են տարրալուծվել թթվային միջավայրում և ֆոտոքայքայվել ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների երկարատև ազդեցության ներքո: Մակերեւութային փոփոխությունները և դոպինգը կարող են բարելավել դրանց կայունությունը հատուկ կիրառություններում:

Գրականություն / Հղումներ

N. Morales-Flores, R. Galeazzi, E. Rosendo, T. Díaz, S. Velumani, U. Pal (2013): Morphology control and optical properties of ZnO nanostructures grown by ultrasonic synthesis. Advances in Nano Research, Vol. 1, No. 1; 2013. 59-70.
del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.