Sintesi sono-elettrochimica delle nanoparticelle

La sintesi elettrochimica di nanoparticelle promossa ad ultrasuoni è una via altamente efficace ed economica per produrre nanoparticelle di alta qualità su larga scala. La sintesi elettrochimica sonoro, nota anche come sonoelettrodeposizione, permette di preparare nanostrutture di vari materiali e forme.

Sintesi sonoelettrochimica e sonoelettrodeposizione di nanoparticelle

La sintesi sonoelettrochimica o sonoelettrodeposizione è una tecnica utilizzata per produrre nanoparticelle metalliche applicando ultrasuoni ad alta potenza durante il processo di elettrodeposizione al fine di promuovere il trasferimento di massa delle nanoparticelle in crescita sulla superficie del catodo e la soluzione circostante.
Per la sintesi sonoelettrochimica o sonoelettrodeposizione di nanoparticelle, gli effetti della ecochimica sono combinati con il processo di elettrodeposizione. Gli effetti sonoelettrochimici delle potenti onde ultrasoniche e la conseguente cavitazione acustica sulle reazioni chimiche sono causati da temperature e pressioni molto elevate e dai loro rispettivi differenziali, che si sviluppano all'interno e intorno alle bolle di cavitazione che collassano. Combinando l'ecochimica con l'elettrochimica, la sonoelettrochimica offre effetti congiunti quali il miglioramento del trasferimento di massa, la pulizia superficiale delle superfici degli elettrodi, il degasaggio della soluzione e l'aumento della velocità di reazione. Nel complesso, la sintesi di nanoparticelle sonoelettrochimiche (sonoelettrodeposizione) eccelle per gli elevati rendimenti di nanoparticelle di alta qualità, che possono essere prodotte in condizioni miti in un processo rapido ed economico. I parametri di processo della sonoelettrochimica e della sonoelettrodeposizione permettono di influenzare la dimensione delle particelle e la morfologia.
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Come funziona la Sintesi Sonoelettrochimica / Sonoelettrodeposizione?

La configurazione di base di un sistema di sonoelettrodeposizione per la sintesi di nanoparticelle sonoelettrochimiche è abbastanza semplice. L'unica differenza tra un sistema di sonoelettrodeposizione e un sistema di elettrodeposizione è il fatto che per l'elettrodo o gli elettrodi del sistema di sonoelettrodeposizione vengono utilizzate sonde ad ultrasuoni. La sonda ad ultrasuoni funziona come elettrodo di lavoro per sintetizzare le nanoparticelle metalliche. Uno dei principali effetti trainanti degli ultrasuoni nel sonoelettrodeposizionamento è l'aumento del trasferimento di massa tra l'elettrodo (catodo e/o anodo) e la soluzione circostante.
Poiché i parametri di processo della sintesi sonoelettrochimica e della sonoelettrodeposizione possono essere controllati e regolati con precisione, è possibile sintetizzare nanoparticelle di dimensioni e forma controllate. La sintesi sonoelettrochimica e la sonoelettrodeposizione sono applicabili ad una vasta gamma di nanoparticelle metalliche e complessi nanostrutturati.

I vantaggi della sintesi delle nanoparticelle sonoelettrochimiche

Il gruppo di ricerca dell'NTNU del Prof. Islam e del Prof. Pollet riassume nel loro articolo di ricerca (2019) i principali vantaggi della produzione sonoelettrochimica di nanoparticelle come segue: "(i) un grande aumento del trasporto di massa vicino all'elettrodo, alterando così la velocità e talvolta il meccanismo delle reazioni elettrochimiche, (ii) una modifica della morfologia superficiale attraverso getti di cavitazione all'interfaccia elettrodo-elettrolita, che di solito provoca un aumento dell'area superficiale e (iii) un assottigliamento dello spessore dello strato di diffusione dell'elettrodo e quindi della deplezione ionica." (Islam et al. 2019)

Sonde e reattori elettrochimici ad alte prestazioni

Hielscher Ultrasonics è il vostro partner di lunga esperienza per sistemi ad ultrasuoni ad alte prestazioni in ecochimica e sonoelettrochimica. Produciamo e distribuiamo sonde e reattori a ultrasuoni all'avanguardia, utilizzati in tutto il mondo per applicazioni pesanti in ambienti difficili. Per il settore della sonoelettrochimica e della sonoelettrodeposizione, Hielscher ha sviluppato speciali sonde a ultrasuoni, reattori e isolatori. Le sonde ad ultrasuoni agiscono come catodo e/o anodo, mentre le celle del reattore ad ultrasuoni forniscono le condizioni ottimali per le reazioni elettrochimiche. Gli elettrodi e le celle ad ultrasuoni sono disponibili per sistemi galvanici/voltatici ed elettrolitici.

Ampiezze precisamente controllabili per risultati ottimali

Tutti i processori ad ultrasuoni Hielscher sono controllabili con precisione e quindi affidabili cavalli di lavoro in R&D e produzione. L'ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l'efficienza e l'efficacia delle reazioni indotte sonicamente e sonomeccanicamente. Tutti gli Ultrasonici Hielscher’ I processori permettono di impostare con precisione l'ampiezza. I processori industriali ad ultrasuoni di Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e di fornire l'intensità ultrasonica richiesta per le applicazioni sono-elettrochimiche più impegnative. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in continuo 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
L'impostazione precisa dell'ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri di processo a ultrasuoni tramite un software intelligente offrono la possibilità di influenzare con precisione la reazione sonoelettrochimica. Durante ogni esecuzione di sonicazione, tutti i parametri ultrasonici vengono automaticamente registrati su una scheda SD incorporata, in modo che ogni esecuzione possa essere valutata e controllata. Sonicazione ottimale per le reazioni sonoelettrochimiche più efficienti!
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