Sonochemistry : 애플리케이션 노트

Sonochemistry는 화학 시스템에 대한 초음파 캐비테이션의 효과입니다. 캐비테이셔널에서 발생하는 극한 조건으로 인해 “핫 스팟”, Power Ultrasound는 화학 반응의 반응 결과 (더 높은 수율, 더 나은 품질), 변환 및 지속 시간을 향상시키는 매우 효과적인 방법입니다. 일부 화학적 변화는 티타늄 또는 알루미늄의 나노 크기의 주석 코팅과 같은 초음파 처리에서만 달성 할 수 있습니다.

관련 권장 사항과 함께 입자 및 액체의 선택, 초음파 균질화기를 사용하여 입자를 밀링, 분산, 응집 제거 또는 수정하기 위해 재료를 처리하는 방법을 아래에서 찾으십시오.

성공적인 초음파 화학 반응을위한 몇 가지 초음파 처리 프로토콜을 아래에서 찾으십시오!

알파벳 순으로:

α-에폭시케톤 – 링 개방 반응

초음파 응용 :
α-에폭시케톤의 촉매 고리 개방은 초음파와 광화학적 방법의 조합을 사용하여 수행되었습니다. 1-벤질-2,4,6-트리페닐피리디늄 테트라플루오로보레이트(NBTPT)를 광촉매로 사용하였다. NBTPT의 존재 하에서 이러한 화합물의 초음파 처리 (sonochemistry)와 광화학의 조합에 의해, 에폭사이드 고리의 개방이 이루어졌다. 초음파의 사용이 광 유도 반응의 속도를 크게 증가시키는 것으로 입증되었습니다. 초음파는 주로 반응물의 효율적인 질량 전달과 NBTPT의 여기 상태 때문에 α-에폭시케톤의 광촉매 고리 개방에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 초음파 처리를 사용하여이 균질 한 시스템에서 활성 종 간의 전자 전달이 발생합니다
초음파 처리가없는 시스템보다 빠릅니다. 더 높은 수율과 더 짧은 반응 시간은 이 방법의 장점입니다.

초음파와 광화학의 조합은 α-에폭시케톤의 개량된 고리 개방 반응을 초래합니다

α-에폭시케톤의 초음파 보조 광촉매 고리 개구부(연구 및 그래픽: ©Memarian et al 2007)

초음파 처리 프로토콜:
α-에폭시케톤 1a-f 및 1-벤질-2,4,6-트리페닐피리디늄 테트라플루오로보레이트 2를 보고된 절차에 따라 제조하였다. 메탄올은 Merck에서 구입하여 사용하기 전에 증류했습니다. 사용 된 초음파 장치는 Hielscher Ultrasonics GmbH의 UP400S 초음파 프로브 장치였습니다. S3 초음파 침지 혼 (프로브 또는 sonotrode라고도 함)은 460Wcm의 최대 음파 출력 밀도까지 조정 가능한 강도 수준에서 24kHz 초음파를 방출합니다.-2 가 사용되었습니다. 초음파 처리는 100 % (최대 진폭 210μm)에서 수행되었습니다. sonotrode S3 (최대 침지 깊이 90mm)를 반응 혼합물에 직접 침지 시켰다. UV 조사는 Narva의 400W 고압 수은 램프를 사용하여 Duran 유리의 샘플을 냉각하여 수행했습니다. 이 1광산물 혼합물의 H NMR 스펙트럼은 CDCl에서 측정하였다. Bruker drx-500(500MHz)의 내부 표준으로 테트라메틸실란(TMS)을 포함하는 솔루션. 분취층 크로마토그래피(PLC)는 20cm × 20cm에서 수행되었습니다.2 Merck 실리카겔 PF 1mm 층으로 코팅된 플레이트254 실리카를 슬러리로 적용하고 공기 중에서 건조하여 제조합니다. 모든 제품은 알려져 있으며 스펙트럼 데이터는 이전에보고되었습니다.
장치 권장 사항 :
UP400S 초음파 혼 S3 포함
참고 문헌 / 연구 논문 :
메마리안, 하미드 R.; Saffar-Teluri, A. (2007) : α- 에폭시 케톤의 광음파 화학 촉매 고리 개구부. Beilstein 유기 화학 저널 3/2, 2007.

SonoStation은 화학 반응 속도를 향상시키기 위해 더 많은 양의 화학 시약을 처리하는 데 적합한 완전한 초음파 설정입니다.

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알루미늄/니켈 촉매: Al/Ni 합금의 나노 구조화

초음파 응용 :
Al/Ni 입자는 초기 Al/Ni 합금의 나노 구조화에 의해 초음파 화학적으로 변형될 수 있습니다. 아세토페논의 수소첨가를 위한 효과적인 촉매인 Therbey가 생산됩니다.
Al/Ni 촉매의 초음파 제조:
상용 Al / Ni 합금 5g을 정제수 (50mL)에 분산시키고 초음파 혼 BS2d22 (헤드 면적 3.8cm)가 장착 된 초음파 프로브 형 초음파 발생기 UIP1000hd (1kW, 20kHz)로 최대 50 분까지 초음파 처리했습니다.2) 및 부스터 B2-1.8. 최대 강도는 140Wcm으로 계산되었습니다−2 106μm의 기계적 진폭에서. 초음파 처리 중 온도 상승을 피하기 위해 실험은 자동 온도 조절 셀에서 수행되었습니다. 초음파 처리 후, 샘플을 히트 건으로 진공 상태에서 건조시켰다.
장치 권장 사항 :
UIP1000HD sonotrode BS2d22 및 부스터 혼 B2-1.2 포함
참고 문헌 / 연구 논문 :
덜레, 야나; 네메스, 실케; 스콥, 예카테리나 베로니카; 이르강, 토르스텐; 셍커, 유르겐; 켐페, 레트; 페리, 안드레아스; Andreeva, Daria V. (2012) : Al/Ni 수소화 촉매의 Sonochemical 활성화. 첨단기능재료론 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

MgO 촉매를 사용한 바이오디젤 에스테르 교환

초음파 응용 :
트랜스에스테르 화 반응은 촉매 양, 메탄올과 오일의 몰비, 반응 온도 및 반응 기간과 같은 다양한 매개 변수에 대해 초음파 발생기 UP200S와 일정한 초음파 혼합하에 연구되었습니다. 배치 실험은 두 개의 넥 접지 뚜껑이 있는 경질 유리 반응기(300ml, 내경 7cm)에서 수행되었습니다. 한쪽 목은 초음파 프로세서 UP200S (200W, 24kHz)의 티타늄 sonotrode S7 (팁 직경 7mm)로 연결되었습니다. 초음파 진폭은 초당 1 사이클로 50 %로 설정되었습니다. 반응 혼합물은 반응 시간 전반에 걸쳐 초음파 처리되었습니다. 반응기 챔버의 다른 쪽 목에는 증발된 메탄올을 환류시키기 위해 맞춤형 수냉식 스테인리스강 응축기가 장착되었습니다. 전체 장치는 비례 적분 도함수 온도 조절기에 의해 제어되는 항온 오일 배스에 배치되었습니다. 온도는 ±1°C의 정확도로 최대 65°C까지 올릴 수 있습니다. 폐유, 99.9% 순수 메탄올을 바이오디젤 에스테르 교환을 위한 재료로 사용했습니다. 연기가 증착된 나노 크기의 MgO(마그네슘 리본)를 촉매로 사용했습니다.
1.5 wt% 촉매에서 우수한 변환 결과를 얻었다; 55°C에서 5:1 메탄올 오일 몰비, 45분 후 98.7%의 전환이 달성되었습니다.
장치 권장 사항 :
UP200S 초음파 sonotrode S7로
참고 문헌 / 연구 논문 :
시바쿠마르, P.; 산카라나라야난, S.; 렝가나단, S.; Sivakumar, P.(): 연기 증착 나노 MgO 촉매를 사용한 Sono-Chemical 바이오디젤 생산에 관한 연구. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & 촉매 작용 8/ 2, 2013. 89 – 96.

카드뮴(II)-티오아세트아미드 나노복합체 합성

초음파 응용 :
카드뮴 (II) - 티오 아세트 아미드 나노 복합체는 초음파 화학적 경로를 통해 폴리 비닐 알코올의 존재 유무에 따라 합성되었습니다. 초음파 화학 합성 (sono-synthesis)을 위해, 카드뮴 (II) 아세테이트 이수화물 (Cd (CH3COO) 2.2H2O) 0.532g, 티오 아세트 아미드 (TAA, CH3CSNH2) 0.148g 및 요오드화 칼륨 (KI) 0.664g을 20mL 이중 증류 탈 이온수에 용해시켰다. 이 용액은 고출력 프로브 형 초음파기 UP400S (24kHz, 400W)를 1 시간 동안 실온에서 초음파 처리했습니다. 반응 혼합물의 초음파 처리 동안, 온도는 철-콘스탄틴 열전대에 의해 측정 된 바와 같이 70-80degC로 증가하였다. 한 시간 후에 밝은 노란색 침전물이 형성되었습니다. 원심분리(4,000rpm, 15분)하여 분리하고, 이중 증류수로 세척한 후 잔류 불순물을 제거하기 위해 절대 에탄올로 세척한 후 최종적으로 공기 중에서 건조시켰다(수율: 0.915g, 68%). 12월 p.200°C 고분자 나노복합체를 제조하기 위해, 폴리비닐알코올 1.992g을 이중증류수 20mL에 녹인 후 상기 용액에 첨가하였다. 이 혼합물을 밝은 주황색 제품이 형성 될 때 초음파 프로브 UP400S로 1 시간 동안 초음파로 조사되었습니다.
SEM 결과는 PVA가 존재할 때 입자의 크기가 약 38nm에서 25nm로 감소했음을 보여주었습니다. 그런 다음 고분자 나노 복합체인 카드뮴(II)-티오아세트아미드/PVA를 전구체로 하여 열분해를 통해 구형 형태의 육각형 CdS 나노입자를 합성했습니다. CdS 나노 입자의 크기는 XRD와 SEM으로 측정되었으며 결과는 서로 매우 잘 일치했습니다.
Ranjbar et al. (2013)은 또한 고분자 Cd (II) 나노 복합체가 흥미로운 형태를 가진 황화 카드뮴 나노 입자의 제조에 적합한 전구체임을 발견했습니다. 모든 결과는 초음파 합성이 고온, 긴 반응 시간 및 고압과 같은 특별한 조건없이 나노 스케일 물질의 합성을위한 간단하고 효율적이며 저렴한 비용, 환경 친화적이며 매우 유망한 방법으로 성공적으로 사용될 수 있음을 보여주었습니다.
장치 권장 사항 :
UP400S
참고 문헌 / 연구 논문 :
란즈바르, M.; 모스타파 유세피, M.; 노자리, R.; Sheshmani, S. (2013) : 카드뮴-티오 아세트 아미드 나노 복합체의 합성 및 특성화. 국제 J. 나노 과학. 나노 테크놀. 9/4, 2013. 203-212.

이 비디오는 초음파 캐비테이션으로 인한 액체의 색 변화를 보여줍니다. 초음파 처리는 산화 산화 환원 반응을 강화합니다.

캐비테이션 유도 된 색상 변화 초음파 처리기 UP400St

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CaCO3 (탄소CO3) – 스테아르산으로 초음파로 코팅

초음파 응용 :
나노 침전된 CaCO의 초음파 코팅 (NPCC)를 스테아르산과 함께 사용하여 폴리머의 분산을 개선하고 응집을 줄입니다. 코팅되지 않은 나노 침전 CaCO 2g (NPCC)는 30ml 에탄올에 초음파 처리기 UP400S로 초음파 처리되었습니다. 9 wt%의 스테아르산이 에탄올에 용해되었습니다. 이어서 스테아르산이 함유된 에탄올을 음파 현탁액과 혼합하였다.
장치 권장 사항 :
UP400S 22mm 직경의 sonotrode(H22D) 및 냉각 재킷이 있는 플로우 셀 포함
참고 문헌 / 연구 논문 :
코우, K. W.; 압둘라, E. C.; Aziz, A. R. (2009) : 스테아르 산으로 나노 침전 된 CaCO3를 코팅하는 초음파의 효과. 아시아 태평양 화학 공학 저널 4/5, 2009. 807-813.

세륨 질산염 도핑 실란

초음파 응용 :
냉간 압연 탄소강 패널(6.5cm, 6.5cm, 0.3cm, 화학적으로 세척하고 기계적으로 연마)을 금속 기판으로 사용했습니다. 코팅 적용에 앞서, 패널을 아세톤으로 초음파로 세척한 후 60°C에서 10분 동안 알칼리성 용액(0.3mol L1 NaOH 용액)으로 세척했습니다. 프라이머로 사용하기 위해, 기판 전처리 전에, 50 부의 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(γ-GPS)을 포함하는 일반적인 제형을 pH 4.5(아세트산으로 조정)에서 약 950 부의 메탄올로 희석하고 실란의 가수분해를 허용하였다. 질산세륨 안료를 함유한 도핑된 실란의 제조 절차는 (γ-GPS) 첨가 전에 메탄올 용액에 질산세륨 1, 2, 3 wt%를 첨가한 후, 이 용액을 1600rpm에서 프로펠러 교반기로 상온에서 30분 동안 혼합한 것을 제외하고는 동일하였다. 그런 다음, 분산액을 함유하는 질산세륨을 외부 냉각 수조로 40°C에서 30분 동안 초음파 처리하였다. 초음파 처리 과정은 초음파 발생기 UIP1000hd (1000W, 20kHz)로 약 1W / mL의 입구 초음파 출력으로 수행되었습니다. 기판 전처리는 각 패널을 적절한 실란 용액으로 100초 동안 헹구어 수행하였다. 처리 후, 패널을 실온에서 24시간 동안 건조시킨 후, 전처리된 패널을 2팩 아민 경화 에폭시로 코팅하였다. (에폰 828, 쉘 사) 90μm 젖은 필름 두께를 만듭니다. 에폭시 코팅된 패널은 에폭시 코팅을 경화한 후 115°C에서 1시간 동안 경화되도록 했습니다. 드라이 필름 두께는 약 60μm였습니다.
장치 권장 사항 :
UIP1000HD
참고 문헌 / 연구 논문 :
자페라니, S.H.; 페이카리, M.; 자레이, D.; Danaei, I. (2013) : 에폭시 코팅 강판의 음극 분리 특성에 대한 질산 세륨을 함유 한 실란 전처리의 전기 화학적 효과. 접착 과학 기술 저널 27/22, 2013. 2411–2420.

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구리-알루미늄 프레임워크: 다공성 Cu-Al 프레임워크의 합성

초음파 응용 :
금속 산화물에 의해 안정화된 다공성 구리-알루미늄은 귀금속 또는 유해 금속이 없는 프로판 탈수소를 위한 유망한 새로운 대체 촉매입니다. 산화된 다공성 Cu-Al 합금(금속 스펀지)의 구조는 Raney형 금속과 유사합니다. 고출력 초음파는 금속 산화물에 의해 안정화된 다공성 구리-알루미늄 프레임워크의 합성을 위한 녹색 화학 도구입니다. 그들은 저렴하고(약 3 EUR/리터의 생산 비용) 이 방법은 쉽게 확장할 수 있습니다. 이러한 새로운 다공성 물질(또는 "금속 스폰지")은 합금 벌크와 산화된 표면을 가지며 저온에서 프로판 탈수소를 촉매할 수 있습니다.
초음파 촉매 준비 절차 :
5 그램의 Al-Cu 합금 분말을 초 순수 (50mL)에 분산시키고 Hielscher 프로브 형 초음파 발생기 UIP1000hd (20kHz, 최대 출력 전력 1000W)로 60 분 동안 초음파 처리했다. 초음파 프로브 형 장치에는 sonotrode BS2d22 (팁 면적 3.8cm)가 장착되었습니다.2) 및 부스터 혼 B2–1.2. 최대 강도는 57W/cm로 계산되었습니다2 81μm의 기계적 진폭에서. 처리하는 동안 샘플을 얼음 수조에서 냉각시켰다. 처리 후, 샘플을 120°C에서 24시간 동안 건조시켰다.
장치 권장 사항 :
UIP1000HD sonotrode BS2d22 및 부스터 혼 B2-1.2 포함
참고 문헌 / 연구 논문 :
셰퍼한스, 야나; 고메즈-케로, 산티아고; 안드레예바, 다리아 베로니카; Rothenberg, Gadi (2011) : 새롭고 효과적인 구리-알루미늄 프로판 탈수소 촉매. 화학 Eur. J. 2011, 17, 12254-12256.

구리 Phathlocyanine 분해

초음파 응용 :
메탈로프탈로시아닌의 탈색 및 파괴
구리 phathlocyanine은 37-59 W / cm의 전력 수준에서 접이식 트로프 챔버가있는 500W 초음파 발생기 UIP500hd를 사용하여 촉매 양의 산화제가있는 주변 온도 및 대기압에서 물과 유기 용매로 초음파 처리합니다2: 5 mL의 시료(100 mg/L), 초음파 진폭의 60%에서 콜로폼과 피리딘이 함유된 50 D/D 물. 반응 온도: 20°C.
장치 권장 사항 :
UIP500hd

금: 금 나노 입자의 형태학적 변형

초음파 응용 :
금 나노 입자는 강렬한 초음파 조사하에 형태 학적으로 변형되었습니다. 금 나노 입자를 덤벨과 같은 구조로 융합하기 위해서는 순수한 물과 계면 활성제가있는 상태에서 20 분의 초음파 처리로 충분했습니다. 60 분 초음파 처리 후, 금 나노 입자는 물에서 벌레 또는 고리 같은 구조를 얻습니다. 구형 또는 타원형 모양의 용융 나노 입자는 소듐 도데 실 설페이트 또는 도데 실 아민 용액의 존재 하에서 초음파로 형성되었습니다.
초음파 치료의 프로토콜 :
초음파 변형을 위해, 평균 직경이 25nm (± 7nm)인 미리 형성 된 구연산염 보호 금 나노 입자로 구성된 콜로이드 금 용액을 폐쇄 된 반응기 챔버 (약 50mL 부피)에서 초음파 처리했습니다. 콜로이드 금 용액(0.97 mmol· L-1)를 고강도(40W/cm)로 초음파로 조사하였다.-2) 티타늄 합금 sonotrode BS2d18 (0.7 인치 팁 직경)이 장착 된 Hielscher UIP1000hdT 초음파 발생기 (20kHz, 1000W)를 사용하여 초음파 처리 된 용액의 표면 아래 약 2cm에 담갔다. 콜로이드 금은 아르곤으로 가스화되었다(O2 < 2 ppmv, Air Liquid) 20 분 전과 초음파 처리 중 200 mL ·min-1 용액의 산소를 제거합니다. 트라이소듐시트레이트 이수화물을 첨가하지 않은 각 계면활성제 용액의 35-mL 부분에 15 mL의 미리 형성된 콜로이드 금을 첨가하고, 초음파 처리 20분 전과 초음파 처리 중에 아르곤 가스로 거품을 냈다.
장치 권장 사항 :
UIP1000HD sonotrode BS2d18 및 플로우 셀 반응기 포함
참고 문헌 / 연구 논문 :
라지우크, D.; 그리고리예프, D.; 장, W.; 수, D.; 뫼발트, H.; Shchukin, D. (2010) : 미리 형성된 금 나노 입자의 초음파 보조 융합. 물리 화학 저널 C 114, 2010. 1835–1843.

무기 비료 – 분석을 위한 Cu, Cd 및 Pb의 침출

초음파 응용 :
분석 목적을 위한 무기 비료에서 Cu, Cd 및 Pb 추출:
구리, 납 및 카드뮴의 초음파 추출을 위해 비료와 용매의 혼합물을 함유 한 샘플은 간접 초음파 처리를 위해 VialTweeter 초음파 발생기와 같은 초음파 처리됩니다. 비료 샘플은 50 % (v / v) HNO 2mL의 존재 하에서 초음파 처리되었습니다 유리관에서 3분 동안 굽습니다. Cu, Cd 및 Pb의 추출물은 화염 원자 흡수 분광법(FAAS)으로 측정할 수 있습니다.
장치 권장 사항 :
바이알트위터
참고 문헌 / 연구 논문 :
리마, A. F.; 리히터, E. M.; Muñoz, RAA (2011) : 초음파 보조 추출을 기반으로하는 무기 비료의 금속 측정을위한 대체 분석 방법. 브라질 화학 학회지 22/ 8. 2011. 1519-1524.

라텍스 합성

초음파 응용 :
P(St-BA) 라텍스의 제조
폴리(스티렌-r-부틸 아크릴레이트) P(St-BA) 라텍스 입자는 계면활성제 DBSA의 존재 하에 에멀젼 중합에 의해 합성되었습니다. 먼저 DBSA 1g을 3구 플라스크에 담긴 물 100mL에 용해시키고 용액의 pH 값을 2.0으로 조정하였다. 개시제 AIBN(0.168g)과 함께 2.80g St 및 8.40g BA의 혼합 단량체를 DBSA 용액에 부었습니다. O / W 에멀젼은 1 시간 동안 자기 교반을 통해 제조 된 후 초음파 혼 (프로브 / sonotrode)이 장착 된 초음파 발생기 UIP1000hd로 초음파 처리를 수행했습니다. 얼음 욕조에서 30 분. 마지막으로, 중합은 질소 분위기 하에서 2시간 동안 오일 배스에서 90degC에서 수행하였다.
장치 권장 사항 :
UIP1000HD
참고 문헌 / 연구 논문 :
부직포 기판에 폴리(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid)(PEDOT:PSS)에서 파생된 유연한 전도성 필름을 제작합니다. 재료화학 및 물리학 143, 2013. 143-148.
라텍스의 소노 합성에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!

납 제거(Sono-Leaching)

초음파 응용 :
오염 된 토양에서 납의 초음파 침출 :
초음파 침출 실험은 20kHz의 주파수에서 작동하는 티타늄 음파 프로브 (직경 14mm)가 장착 된 초음파 균질기 UP400S로 수행되었습니다. 초음파 프로브 (sonotrode)는 초음파 강도를 51 ± 0.4 W cm로 설정하여 열량 측정으로 보정하였다-2 모든 소노 침출 실험용. 초음파 침출 실험은 25 ± 1°C에서 평평한 바닥 재킷 유리 셀을 사용하여 온도 조절되었습니다. 초음파 처리 하에서 토양 침출 용액 (0.1L)으로 세 가지 시스템이 사용되었습니다 : 0.3 mol L의 6 mL-2 아세트산 용액(pH 3.24), 3%(v/v)의 질산 용액(pH 0.17) 및 60mL, 0f, 0.3 molL를 혼합하여 제조한 아세트산/아세테이트(pH 4.79)의 완충액을-1 아세트산 19 mL 0.5 mol L-1 나오. 초음파 침출 공정 후, 여과지로 시료를 여과하여 침출수 용액을 토양에서 분리한 후 침출수 용액의 납 전착 및 초음파 적용 후 토양의 분해를 수행했습니다.
초음파는 오염된 토양에서 납의 침출수를 향상시키는 데 유용한 도구임이 입증되었습니다. 초음파는 또한 토양에서 침출 가능한 납을 거의 완전히 제거하여 훨씬 덜 위험한 토양을 만드는 효과적인 방법입니다.
장치 권장 사항 :
UP400S sonotrode H14와 함께
참고 문헌 / 연구 논문 :
산도발-곤잘레스, A.; 실바-마르티네스, S.; Blass-Amador, G. (2007) : 납 제거 토양을 위해 초음파 침출 및 전기 화학 처리가 결합되었습니다. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007년. 195-199.

PbS (폴리에스) – 황화납 나노입자 합성

초음파 응용 :
실온에서 0.151g 아세트산납(Pb(CH최고운영책임자(COO)2.3H2O) 및 0.03g의 TAA(CH증권 시세 표시기2)을 이온성 액체 5mL에 첨가하고, [EMIM][EtSO]4], 50mL 비커에 15mL의 이중 증류수를 넣고 7 분 동안 Hielscher 초음파 발생기 UP200S를 사용하여 초음파 조사를 실시합니다. 초음파 프로브 / sonotrode S1의 팁을 반응 용액에 직접 담갔다. 형성된 짙은 갈색의 현탁액을 원심분리하여 침전물을 빼내고 이중 증류수와 에탄올로 각각 2회 세척하여 미반응 시약을 제거하였다. 초음파가 제품의 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 제품이 초음파 조사의 도움 없이 24시간 동안 연속 교반으로 제조된다는 점을 제외하고는 반응 매개변수를 일정하게 유지하면서 비교 샘플을 하나 더 준비했습니다.
실온의 수성 이온 액체에서 초음파 보조 합성은 PbS 나노 입자의 제조를 위해 제안되었습니다. 이 실온 및 환경 친화적 인 친환경 방법은 빠르고 템플릿이 없어 합성 시간을 현저히 단축하고 복잡한 합성 절차를 피할 수 있습니다. 준비된 나노클러스터는 3.86eV의 거대한 청색 편이를 보여주는데, 이는 매우 작은 크기의 입자와 양자 구속 효과에 기인할 수 있습니다.
장치 권장 사항 :
UP200S
참고 문헌 / 연구 논문 :
베부드니아, M.; 하비비-양제, A.; 자파리-타자나그, Y.; Khodayari, A. (2008) : 초음파 조사를 사용한 수성 [EMIM] [EtSO4] 이온 액체의 PbS 나노 입자의 용이 및 실온 준비 및 특성화. 대한화학회 회보 29/ 1, 2008. 53-56.

페놀 분해

초음파 응용 :
Rokhina et al. (2013)은 과아세트산(PAA)과 이종 촉매(MnO2) 초음파 조사 하에서 수용액에서 페놀의 분해를 위해. 초음파는 400W 프로브 형 초음파기 UP400S를 사용하여 수행되었으며, 이는 24kHz의 고정 주파수에서 연속 또는 펄스 모드 (즉, 4 초 켜기 및 2 초 끄기)에서 초음파 처리 할 수 있습니다. 계산된 총 전력 입력, 전력 밀도 및 시스템에 소비되는 전력 강도는 20W, 9.5였습니다.×(10)-2 승 / 센티미터-3및 14.3W/cm-2각각. 고정 전력은 실험 전반에 걸쳐 사용되었습니다. 액침 순환 장치는 반응기 내부의 온도를 제어하는 데 사용되었습니다. 실제 초음파 처리 시간은 4 시간 이었지만 실제 반응 시간은 펄스 모드에서의 작동으로 인해 6 시간 이었지만 실제로는 4 시간 이었습니다. 일반적인 실험에서, 유리 반응기는 100mL의 페놀 용액(1.05mM)과 0–2g L 범위의 촉매 MnO2 및 PAA(2%)의 적절한 용량으로 채워졌습니다-1 및 각각 0–150ppm입니다. 모든 반응은 중성 pH, 대기압 및 실온(22 ± 1°C)에서 수행되었습니다.
초음파에 의해, 촉매의 표면적이 증가하여 구조적 변화없이 4 배 더 큰 표면적이 생성되었습니다. 턴오버 빈도(TOF)가 7 x 10에서 증가했습니다.-3 12.2 x 10까지-3-1, 조용한 프로세스와 비교됩니다. 또한, 촉매의 현저한 침출은 검출되지 않았다. 상대적으로 낮은 농도의 시약에서 페놀의 등온 산화는 온화한 조건에서 높은 페놀 제거율(최대 89%)을 보여주었습니다. 일반적으로 초음파는 처음 60 분 동안 산화 과정을 가속화했습니다 (페놀 제거의 70 % 대 침묵 치료 중 40 %).
장치 권장 사항 :
UP400S
참고 문헌 / 연구 논문 :
로키나, E. V.; 마카로바, K.; 라티넨, M.; 골로비나, E. A.; 밴 아스, H.; Virkutyte, J. (2013) : 초음파 보조 MnO2 페놀 분해를 위한 과아세트산의 촉매 동질분해: 공정 화학 및 역학 평가. 화학공학저널 221, 2013. 476–486.

페놀 : RuI를 사용한 페놀의 산화 촉매제로서

초음파 응용 :
RuI에 대한 페놀의 이종 수성 산화 과산화수소(H2O2): RuI에 대한 페놀 (100ppm)의 촉매 산화 촉매로서 자기 교반기 및 온도 조절기가 장착된 100mL 유리 반응기에서 연구하였다. 반응 혼합물을 800rpm의 속도로 1-6시간 동안 교반하여 촉매 입자의 균일한 분포 및 완전 현탁을 위한 완전한 혼합을 제공하였다. 캐비테이션 기포 진동 및 붕괴로 인한 교란으로 인해 초음파 처리 중에 용액의 기계적 교반이 수행되지 않아 매우 효율적인 혼합을 제공합니다. 용액의 초음파 조사는 초음파 (소위 프로브 형 초음파 발생기)가 장착 된 초음파 변환기 UP400S로 수행되었으며, 24kHz의 고정 주파수와 400W의 최대 전력 출력에서 연속 또는 펄스 모드로 작동 할 수 있습니다.
실험의 경우, 처리되지 않은 RuI 촉매로서(0.5–2 gL-1)를 다음 H2O2(30%, 농도 200–1200 ppm 범위의 농도)를 첨가하여 반응 매체에 현탁액으로 도입하였다.
Rokhina et al.은 연구에서 초음파 조사가 촉매의 질감 특성을 수정하는 데 중요한 역할을 하여 촉매 입자의 단편화로 인해 더 높은 표면적을 가진 미세 다공성 구조를 생성한다는 것을 발견했습니다. 또한, 촉매 입자의 응집을 방지하고 촉매의 활성 부위에 대한 페놀 및 과산화수소의 접근성을 향상시키는 판촉 효과가 있었습니다.
조용한 산화 공정에 비해 초음파 보조 공정 효율이 2 배 증가한 것은 촉매의 촉매 작용이 개선되고 •OH, •HO2 및 •I와 같은 산화 종의 생성에 기인합니다2 수소 결합, 라디칼의 절단 및 재조합을 통해.
장치 권장 사항 :
UP400S
참고 문헌 / 연구 논문 :
로키나, E. V.; 라티넨, M.; 놀테, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009) : 초음파 보조 이종 루테늄 촉매 페놀의 습식 과산화물 산화. 응용 촉매 B : 환경 87, 2009. 162– 170.

PLA 코팅 Ag/ZnO 입자

초음파 응용 :
Ag/ZnO 입자의 PLA 코팅: PLA로 코팅된 Ag/ZnO의 마이크로 및 서브마이크로 입자는 수중유 에멀젼 용매 증발 기술로 제조되었습니다. 이 방법은 다음과 같은 방식으로 수행되었습니다. 먼저, 400mg의 폴리머를 4ml의 클로로포름에 용해시켰다. 클로로포름에서 중합체의 결과 농도는 100mg/ml였습니다. 둘째, 고분자 용액을 다양한 계면활성제 시스템(유화제, PVA 8-88)의 수용액에 24,000rpm의 교반 속도로 균질기로 연속 교반하면서 유화시켰다. 혼합물을 5분 동안 교반하고, 이 기간 동안 형성 에멀젼을 얼음으로 냉각시켰다. 계면활성제의 수용액과 PLA의 클로로포름 용액의 비율은 모든 실험에서 동일하였다(4:1). 그 후, 얻어진 에멀젼을 초음파 프로브 형 장치 UP400S (400W, 24kHz)에 의해 사이클 0.5 및 진폭 35 %에서 5 분 동안 초음파 처리했다. 마지막으로, 제조된 에멀젼을 삼각 플라스크에 옮겨 교반하고, 유기 용매를 감압 하에 에멀젼에서 증발시켜 최종적으로 입자 현탁액을 형성하였다. 용매 제거 후, 현탁액을 3회 원심분리하여 유화제를 제거하였다.
장치 권장 사항 :
UP400S
참고 문헌 / 연구 논문 :
쿠차르치크, P.; 세들라릭, V.; 스틀루칼, P.; 바잔트, P.; 쿠트니, M.; 그레고로바, A.; 크로이, D.; Kuritka, I. (2011) : 폴리 (L- 젖산) 코팅 마이크로 웨이브는 하이브리드 항균 입자를 합성했습니다. 나노콘 2011.

폴리아닐린 복합재

초음파 응용 :
수성 자가 도핑된 나노 폴리아닐린(SPAni) 복합체(Sc-WB)의 제조
수성 SPAni 복합체를 제조하기 위해 ScCO2 매체에서 현장 중합을 사용하여 합성 된 0.3 gr SPAni를 물로 희석하고 1000W 초음파 균질화 기 UIP1000hd에 의해 2 분 동안 초음파 처리했다. 그런 다음, 현탁액 생성물을 15 분 동안 125 gr 수성 경화제 매트릭스를 첨가하여 균질화하고, 최종 초음파 처리를 5 분 동안 주위 온도에서 수행하였다.
장치 권장 사항 :
UIP1000HD
참고 문헌 / 연구 논문 :
바게르자데, M.R.; 무사비네자드, T.; 아크바리네자드, E.; Ghanbarzadeh, A. (2013) : ScCO2 합성 자체 도핑 된 나노 폴리 아닐린을 함유 한 수성 에폭시 코팅의 보호 성능. 2013.

다환 방향족 탄화수소: 나프탈렌, 아세나프틸렌 및 페난트렌의 일소화학적 분해

초음파 응용 :
물에서 다환 방향족 탄화수소 (PAH) 나프탈렌, 아세나프틸렌 및 페난 트렌의 초음파 화학적 분해를 위해 샘플 혼합물을 각 타겟 PAH (총 초기 농도의 150 μg / l)의 20 ◦ C 및 50 μg / l에서 초음파 처리했습니다. 초음파는 UP400S 혼 형 초음파 발생기 (400W, 24kHz)에 의해 적용되었으며, 이는 연속 또는 펄스 모드에서 작동 할 수 있습니다. 초음파 발생기 UP400S에는 직경 7mm 팁이있는 티타늄 프로브 H7이 장착되었습니다. 반응은 200mL 원통형 유리 반응 용기에서 수행되었으며 티타늄 혼이 반응 용기 상단에 장착되고 O-링과 테프론 밸브를 사용하여 밀봉되었습니다. 반응 용기를 수조에 넣어 공정 온도를 제어하였다. 광화학 반응을 피하기 위해 용기는 알루미늄 호일로 덮여 있었습니다.
분석 결과, PAH의 전환은 초음파 처리 지속 시간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났습니다.
나프탈렌의 경우, 초음파 보조 변환 (초음파 출력은 150W로 설정)이 30 분 초음파 처리 후 77.6 %에서 60 분 초음파 처리 후 84.4 %로 증가했습니다.
아세나프틸렌의 경우, 초음파 보조 변환 (초음파 출력이 150W로 설정)은 150W 초음파 출력으로 30 분 초음파 처리 후 77.6 %에서 60 분 후 84.4 %로 증가했습니다. 150W 초음파를 사용한 초음파 처리는 30 분 후 달성 된 80.7 %에서 150W 초음파 출력으로 60 분 후 96.6 %로 증가했습니다.
페난 트렌의 경우, 초음파 보조 변환 (초음파 출력은 150W로 설정)은 30 분 초음파 처리 후 73.8 %에서 60 분 초음파 처리 후 83.0 %로 증가했습니다.
분해 효율을 높이기 위해 과산화수소는 철 이온을 첨가할 때 더 효율적으로 활용될 수 있습니다. 철 이온의 첨가는 Fenton과 같은 반응을 시뮬레이션하는 시너지 효과가 있는 것으로 나타났습니다.
장치 권장 사항 :
UP400S H7과 함께
참고 문헌 / 연구 논문 :
프실라키스, E.; 굴라, G.; 칼로게라키스, N.; Mantzavinos, D. (2004) : 초음파 조사에 의한 수용액의 다환 방향족 탄화수소의 분해. 위험물질학회지 B108, 2004. 95–102.

기판에서 산화물 층 제거

초음파 응용 :
Cu 기판에 CuO 나노 와이어를 성장시키기 전에 기판을 준비하기 위해, Cu 표면의 고유 산화물 층을 Hielscher UP200S로 2 분 동안 0.7M 염산으로 샘플을 초음파 처리하여 제거하였다. 샘플을 유기 오염 물질을 제거하기 위해 5분 동안 아세톤으로 초음파로 세척하고, 탈이온수(DI)로 철저히 헹구고, 압축 공기로 건조시켰습니다.
장치 권장 사항 :
UP200S 또는 UP200세인트
참고 문헌 / 연구 논문 :
마쇼크, M.; 유, K.; 쿠이, S.; 마오쩌둥, S.; 루, G.; 첸, J. (2012) : 표면에 이산 나노 크기의 p-n 접합 생성을 통해 CuO 나노 와이어의 가스 감지 특성을 조절합니다. ACS 어플라이드 머티어리얼즈 & 인터페이스 4, 2012. 4192−4199.

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초음파 고전기 균질화는 실험실, 벤치 탑, 파일럿 및 산업 처리에 사용됩니다.

Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모의 응용 프로그램, 분산, 에멀화 및 추출을 위한 고성능 초음파 균질화를 제조합니다.

전압전류법 실험

초음파 응용 :
초음파 강화 전압 전류법 실험을 위해 유리 혼 (13mm 직경 팁)이 장착 된 Hielscher 200 와트 초음파 발생기 UP200S가 사용되었습니다. 초음파는 8W/cm의 강도로 적용되었습니다–2.
수용액에서 나노 입자의 확산 속도가 느리고 나노 입자당 산화 환원 센터의 수가 많기 때문에 나노 입자의 직접 용액상 전압전류법은 흡착 효과에 의해 지배됩니다. 흡착으로 인한 축적 없이 나노 입자를 검출하려면 (i) 충분히 높은 농도의 나노 입자, (ii) 신호 대 백그라운드 비율을 개선하기 위한 작은 전극 또는 (iii) 매우 빠른 질량 수송을 사용하여 실험적 접근 방식을 선택해야 합니다.
따라서 McKenzie et al. (2012)는 전력 초음파를 사용하여 전극 표면으로의 나노 입자의 질량 수송 속도를 획기적으로 향상시켰습니다. 실험 설정에서 전극은 5mm 전극-혼 거리 및 8W/cm의 고강도 초음파에 직접 노출됩니다–2 교반 및 캐비테이션 청소를 초래하는 초음파 처리 강도. 테스트 산화 환원 시스템, Ru(NH3)의 단일 전자 환원63+ 수성 0.1 M KCl에서, 이러한 조건 하에서 달성된 질량 수송 속도를 보정하기 위해 사용되었다.
장치 권장 사항 :
UP200S 또는 UP200세인트
참고 문헌 / 연구 논문 :
맥켄지, K. J.; Marken, F. (2001) : 수용액에서 나노 입자 Fe2O3의 직접 전기 화학 및 주석 도핑 된 인듐 산화물에 흡착. 순수 응용 화학, 73/12, 2001. 1885년–1894년.

실험실에서 산업 규모까지 Sonochemical 반응을위한 초음파 발생기

Hielscher는 휴대용 실험실 균질화기에서 대용량 스트림을위한 완전 산업용 초음파 발생기에 이르기까지 모든 범위의 초음파기를 제공합니다. 테스트 중 소규모로 달성된 모든 결과, R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Hielscher 초음파 발생기는 신뢰할 수 있고 견고하며 24/7 작동을 위해 제작되었습니다.
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초음파 발생기 UP200St (200W)는 1 % wt Tween80을 계면 활성제로 사용하여 카본 블랙을 물에 분산시킵니다.

초음파 발생기 UP200St를 사용하여 카본 블랙의 초음파 분산

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초음파로 개선 된 화학 반응과 기존 반응의 예

아래 표는view 몇 가지 일반적인 화학 반응에 대한 설명입니다. 각 반응에 대해, 기존 반응과 초음파 강화 반응이 수율 및 변환 속도와 관련하여 비교됩니다.
 

반응반응 시간 – 진부한반응 시간 – 초음파양도하다 – 기존(%)양도하다 – 초음파(%)
Diels-Alder 고리화35 시간3.5 시간77.997.3
인단에서 인단-1-온으로의 산화3 시간3 시간27% 미만73%
메톡시아미노실란의 환원반응 없음3 시간0%100%
장쇄 불포화 지방 에스테르의 에폭시화2 시간약 15분48%92%
아릴알칸의 산화4 시간4 시간12%80%
단일 치환된 α,β-불포화 에스테르에 대한 니트로알칸의 마이클 첨가2 일2 시간85%90%
2-옥탄올의 과망간산 염 산화5 시간5 시간3%93%
CLaisen-Schmidt 응축에 의한 칼콘의 합성60 분10 분5%76%
2-iodonitrobenzene의 UIllmann 커플링2 시간2H무두질 1.5% 미만70.4%
Reformatsky 반응12시간30분50%98%

(참조: Andrzej Stankiewicz, Tom Van Gerven, Georgios Stefanidis : 프로세스 강화의 기초, 초판. Wiley에 의해 2019 년 출판)

알만한 가치가있는 사실

초음파 조직 균질화기는 매니폴드 공정 및 산업에 사용됩니다. 초음파 발생기가 사용되는 특정 응용 분야에 따라 프로브 형 초음파 발생기, 음파 용음, 초음파 용해기, 초음파 분쇄기, 음파 분쇄기, 세포 분열기, 초음파 분산기 또는 용해기라고합니다. 다른 용어는 sonication에 의해 충족되는 특정 응용 프로그램을 가리 킵니다.



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