Sono-Electrochemical Synthesis of Nanoparticles

La sintesi elettrochimica di nanoparticelle promossa dagli ultrasuoni è una via altamente efficace ed economica per produrre nanoparticelle di alta qualità su larga scala. La sintesi sono-elettrochimica, nota anche come sonoelettrodeposizione, consente 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 sulla soluzione circostante.
Per la sintesi sonoelettrochimica o la sonoelettrodeposizione di nanoparticelle, gli effetti della sonochimica sono combinati con il processo di elettrodeposizione. Gli effetti sonoelettrochimici delle potenti onde ultrasonore e della conseguente cavitazione acustica sulle reazioni chimiche sono causati da temperature e pressioni molto elevate e dai rispettivi differenziali, che si sviluppano all'interno e intorno alle bolle di cavitazione che collassano. Combinando la sonochimica con l'elettrochimica, la sonoelettrochimica offre effetti congiunti come il miglioramento del trasferimento di massa, la pulizia delle superfici degli elettrodi, la degassificazione della soluzione e l'aumento della velocità di reazione. Nel complesso, la sintesi sonoelettrochimica di nanoparticelle (sonoelettrodeposizione) eccelle per l'elevata resa di nanoparticelle di alta qualità, che possono essere prodotte in condizioni blande con un processo rapido ed efficiente in termini di costi. I parametri di processo della sonoelettrochimica e della sonoelettrodeposizione consentono di influenzare le dimensioni e la morfologia delle particelle.
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Come funziona la sintesi sonoelettrochimica / sonoelettrodeposizione?

La configurazione di base di un sistema di sonoelettrodeposizione per la sintesi sonoelettrochimica di nanoparticelle è piuttosto semplice. L'unica differenza tra un impianto di sonoelettrodeposizione e un impianto di elettrodeposizione è che per l'elettrodo (o gli elettrodi) del sistema di sonoelettrodeposizione si utilizzano sonde a ultrasuoni. La sonda a ultrasuoni funziona come elettrodo di lavoro per sintetizzare le nanoparticelle metalliche. Uno dei principali effetti trainanti degli ultrasuoni nella sonoelettrodeposizione 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 a un'ampia gamma di nanoparticelle metalliche e complessi nanostrutturati.

I vantaggi della sintesi sonoelettrochimica delle nanoparticelle

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 i sistemi a ultrasuoni ad alte prestazioni in sonochimica e sonoelettrochimica. Produciamo e distribuiamo sonde e reattori a ultrasuoni all'avanguardia, utilizzati in tutto il mondo per applicazioni pesanti in ambienti difficili. Per la sonoelettrochimica e la sonoelettrodeposizione, Hielscher ha sviluppato sonde, reattori e isolatori a ultrasuoni speciali. Le sonde a ultrasuoni fungono da catodo e/o anodo, mentre le celle dei reattori a ultrasuoni forniscono le condizioni ottimali per le reazioni elettrochimiche. Gli elettrodi e le celle a ultrasuoni sono disponibili per sistemi galvanici/voltaici e elettrolitici.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti i processori a ultrasuoni Hielscher sono controllabili con precisione e quindi affidabili cavalli di battaglia in R&D e la produzione. L'ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l'efficienza e l'efficacia delle reazioni indotte per via sonica e sonomeccanica. Tutti i prodotti Hielscher Ultrasonics’ I processori Hielscher consentono di impostare con precisione l'ampiezza. I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e di fornire l'intensità ultrasonica richiesta per le applicazioni sono-elettrochimiche più esigenti. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in modo continuo, 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Le impostazioni precise dell'ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni tramite un software intelligente consentono di influenzare con precisione la reazione sonoelettrochimica. Durante ogni sessione di sonicazione, tutti i parametri ultrasonici vengono automaticamente registrati su una scheda SD integrata, in modo che ogni sessione possa essere valutata e controllata. Sonicazione ottimale per reazioni sonoelettrochimiche più efficienti!
Tutte le apparecchiature sono costruite per essere utilizzate a pieno carico 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e 365 giorni su 7. La loro robustezza e affidabilità ne fanno il cavallo di battaglia del vostro processo elettrochimico. Le apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher sono quindi uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa i requisiti del vostro processo elettrochimico.

Massima qualità – Progettato e prodotto in Germania

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance ultrasonic probes and reactors.

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