ナノ粒子の超音波電気化学合成

超音波で促進されるナノ粒子の電気化学合成は、高品質のナノ粒子を大規模に製造するための、非常に効果的で費用効率の高い方法です。超音波電析とも呼ばれる超音波電気化学合成により、さまざまな材料や形状のナノ構造を作製できます。

ナノ粒子の超音波電気化学合成と超音波電析

超音波電気化学合成または超音波電析は、陰極表面および周囲の溶液中で成長するナノ粒子の物質移動を促進するために、電析プロセス中に高出力超音波を適用して金属ナノ粒子を製造する技術です。
ナノ粒子の超音波電気化学合成または超音波電析では、超音波化学の効果を電析プロセスと組み合わせます。強力な超音波と、それによって生じる音響キャビテーションが化学反応に及ぼす超音波電気化学的効果は、崩壊するキャビテーション気泡の内部および周囲に生じる非常に高い温度と圧力、およびそれぞれの差に起因します。超音波化学と電気化学を組み合わせることで、超音波電気化学は、物質移動の改善、電極表面の洗浄、溶液の脱気、反応速度の向上などの効果を複合的にもたらします。これらの効果により、超音波電気化学によるナノ粒子合成（超音波電析）は、高品質のナノ粒子を高収率で得られる点で優れており、温和な条件下で迅速かつ費用効率の高いプロセスにより製造できます。超音波電気化学および超音波電析のプロセスパラメーターにより、粒径と形態に影響を与えることができます。
ナノ粒子およびナノ構造材料の超音波電気化学的析出について詳しくお読みください！
超音波電解採取によって収率の向上とプロセスコストの低減がどのように実現するかをご覧ください！

超音波電気化学合成 / 超音波電析の仕組みは？

超音波電気化学によるナノ粒子合成に用いる超音波電析システムの基本構成は、非常にシンプルです。超音波電析装置と電析装置の唯一の違いは、超音波電析システムの電極に超音波プローブを使用することです。超音波プローブは、金属ナノ粒子を合成するための作用電極として機能します。超音波電析における超音波の主要な促進効果の一つは、電極（陰極および／または陽極）と周囲の溶液との間の物質移動の増大です。
超音波電気化学合成および超音波電析のプロセスパラメーターは精密に制御・調整できるため、大きさと形状を制御したナノ粒子を合成できます。超音波電気化学合成および超音波電析は、幅広い金属ナノ粒子およびナノ構造複合体に適用できます。

超音波電気化学によるナノ粒子合成の利点

Islam教授とPollet教授のNTNU研究グループは、研究論文（2019）で、超音波電気化学によるナノ粒子製造の主な利点を次のようにまとめています。「(i) 電極近傍での物質移動が大幅に促進され、それによって電気化学反応の速度が変化し、場合によっては反応機構も変化すること、(ii) 電極と電解質の界面で生じるキャビテーションジェットによって表面形態が変化し、通常は表面積が増大すること、および (iii) 電極の拡散層が薄くなり、その結果としてイオンが枯渇すること。」(Islam et al. 2019)

高性能な電気化学用プローブとリアクター

Hielscher Ultrasonicsは、超音波化学および超音波電気化学向けの高性能超音波システムにおいて、長年の経験を持つお客様のパートナーです。当社は、厳しい環境下の高負荷用途で世界中で使用されている、最先端の超音波プローブとリアクターを製造・販売しています。Hielscherは、超音波電気化学および超音波電析のために、専用の超音波プローブ、リアクター、絶縁体を開発しました。超音波プローブは陰極および／または陽極として機能し、超音波リアクターセルは電気化学反応に最適な条件を提供します。超音波電極とセルは、ガルバニ電池／ボルタ電池システムおよび電解システム向けに提供されています。

最適な結果を得るための精密に制御可能な振幅

Hielscherのすべての超音波プロセッサーは精密に制御できるため、研究開発および生産において信頼できる主力装置となります。振幅は、超音波化学的および超音波機械的に誘起される反応の効率と有効性に影響する重要なプロセスパラメーターの一つです。Hielscher Ultrasonicsのすべてのプロセッサーで、振幅を精密に設定できます。Hielscherの産業用超音波プロセッサーは、非常に高い振幅を実現し、要求の厳しい超音波電気化学用途に必要な超音波強度を提供できます。最大200µmの振幅で、24/7の連続運転を容易に行えます。
精密な振幅設定と、スマートソフトウェアによる超音波プロセスパラメーターの常時監視により、超音波電気化学反応に精密に影響を与えることができます。超音波処理を実行するたびに、すべての超音波パラメーターが内蔵SDカードに自動記録されるため、各処理を評価・管理できます。最も効率的な超音波電気化学反応のための最適な超音波処理！
すべての装置は全負荷での24/7/365の使用を想定して設計されており、その堅牢性と信頼性により、お客様の電気化学プロセスを支える主力装置となります。そのため、Hielscherの超音波装置は、お客様の超音波電気化学プロセスの要件を満たす信頼できる作業用装置です。

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族所有・家族経営の企業として、Hielscherは超音波プロセッサーに最高の品質基準を適用することを最優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊のテルトウにある当社本社で設計・製造され、徹底的な試験を受けています。Hielscherの超音波装置は、その堅牢性と信頼性により、お客様の生産を支える主力装置となります。全負荷かつ厳しい環境下での24/7運転は、Hielscherの高性能超音波プローブとリアクターが本来備えている特性です。

今すぐお問い合わせいただき、お客様の電気化学プロセスの要件をお知らせください！最適な超音波電極とリアクター構成をご提案します！