Deelchen, zB Nanopartikele kënnen a Flëssegkeeten mat Nidderschlag entsteet. An dësem Prozess fänkt eng iwwersaturéierter Mëschung aus feste Partikelen aus dem héich konzentréiertem Material aus, dat wäert wuessen a schliisslech entfalen. Fir d'Partikel / Kristallgréisst a Morphologie ze kontrolléieren, ass d'Kontroll iwwer den Nidderschlags beaflosst Faktoren essentiell.

Nidderschlag Prozess Hannergrond

Am Laaf vun den läschten Joeren sinn Nanopartikel an villen Felder wichteg, zum Beispill Schichten, Polymere, Tinten, Pharmazeutik oder Elektronik. Ee wichtegt Faktor, deen d'Benotze vun Nanomaterialen beaflosst, ass d'Nanomaterialskäschte. Dofir hu Kosteneffizient Manéier fir Nano-Materialen an Massenmaart ze fabrizéieren. Während Prozesser, wéi Emulsioun an d'Verbriechungsveraarbechtung sinn Top-down Prozesser, Ausfällung ass e Bottom-up-Prozess fir d'Synthese vun Nano-Partikelen aus Liquiden. D 'Ofginn huet:

• Mëschung vun op d'mannst zwee Flëssegkeeten
• Supersaturation
• Nukleéierung
• Partikelwachstum
• Agglomeratioun (Typesch vermeit duerch niddereg fest Konzentratioun oder duerch Stabiliséierungsmëttelen)

Nidderschlag Vermëschung

D'Mëschung ass e wesentleche Schrëtt an der Ofwaasserung, wéi fir déi meescht Ausfällungsprozesser ass d'Vitesse vun der chemescher Reaktioun ganz héich. Allgemeng, Rührbehälter agelagert (Batch oder stänneg), statesch oder Rotorstatormischer ginn fir d'Ausfällung reagéiert. D'inhomogene Verdeelung vun der Mëschung an Energie am Prozessvolumen limitéiert d'Qualitéit vun de synthetiséierte Nanopartikel. Dëse Nodeel erhéicht wéi d'Reaktorvolumen sech erhéicht. Déi fortgeschéckt Mixtechnologie a gudde Kontroll iwwer déi beaflosse Parameter erreechten méi kleng Partikel a besser Partikel Homogenitéit.

D'Applikatioun vu Jäizen, Mikro-Kanal Mischer oder d'Benotze vun engem Taylor-Couette Reaktor verbesseren d'Mëschintéinintensitéit an Homogenitéit. Dëst féiert zu kuerter Mëschzeiten. Awer dës Methoden limitéieren et de Potenzial fir ze héich ginn.

Ultrasonication ass eng fortgeschratt Mëschungstechnologie déi méi héije Scherr ass an d'Energie ze rühren ouni Skala up limitations. Et erlaabt et och d'Regele Parameter ze kontrolléieren, wéi d'Inputseffizitéit, d'Reaktorgestaltung, d'Verweildauer, d'Partikel oder d'Reaktantkonzentatioun onofhängeg. D'Ultraschallkavitation induzéiert intensiv Mikroumingung a verteidegt vu lokale Kraaft.

Magnéit Nanopartikel Nidderschlag

D'Applikatioun vun Ultraschall op Nidderschlag gouf um ICVT (TU Clausthal) bewisen duerch Banert et al. (2006) fir Magnetit Nanopartikel. Banert huet en optimistesche sono-chemesche Reaktor benotzt (richteg Bild, Fouss 1: Eiselösung, Fütterung 2: Ausfäll, Klickt fir méi grouss Sicht!) fir d'Magnetit vun Nanopartikel ze produzéieren “Duerch d'Ko-Ausfällung vun enger wässrer Léisung aus Eisen (III) Chloridhexahydrat an Eisen (II) -sulfatheptahydrat mat engem molaren Verhältnis vu Fe³⁺/ Fe²⁺ = 2: 1. Well d'hydrodynamesch Virmëschung an d'Makro-Mëschung wichteg sinn an dozou bäidroe fir den Ultraschallmixing, d'Reaktorgeometrien an d'Positioun vun de Fütterungsleitungen si wichteg Faktoren fir de Prozess-Resultat. An hirer Aarbecht, Banert et al. verwiesselt verschidde Reaktor Designer. Eng verbessert Gestaltung vun der Reaktor Kammer kann d'gefordert spezifesch Energie duerch den Faktor vu fënnef reduzéieren.

D'Eiselösung ass mat konzentréiertem Ammoniumhydroxid an Natriumhydroxid gefouert ginn. Fir all pH Gradient ze vermeiden, muss de Ausfäll vu Pëllen ugeholl ginn. D'Partikelgréisstenverdeelung vum Magnetit gouf gemooss duerch Photon Korrelatiounspektroskopie (PCS, Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc.).”

Ouni Ultraschung goufen Partikelen vun enger mëttlerer Partikelgréisst vun 45 nm produzéiert duerch d'hydrodynamesch Miessung eleng. Ultraschallmixe reduzéiert d'entstinn der Partikelgréisst op 10 nm an manner. D'Grafik hei ënnendrënner de Partikelgréisstverglach vu Fe₃O₄ Partikelen generéiert an enger kontinuéierlecher ultrasonescher Nidderschlagsreaktioun (Banert et al., 2004).

Déi nächst graphesch (Banert et al., 2006) weist d'Partikelgréisst als Funktioun vun der spezifescher Energieeffekt.

“Den Diagramm kann an dräi Haaptregiounen opgedeelt ginn. Ënner 1000 KB / kg_Fe3O4 d'Mëschung gëtt vum hydrodynameschen Effekt kontrolléiert. D'Partikelgréisst entsprécht ongeféier 40-50 nm. Iwwert 1000 kJ / kg ass den Effekt vun der Ultrasonic Mëschung ze gesinn. D'Partikelgréisst gëtt ënner 10 nm erof. Mat weiderer Erhéijung vun der spezifescher Kraaftstroum bleift d'Partikelgréisst an der selwechter Magnitude. De Nidderschlagsmëschungsprozess ass séier genuch fir homogen Nukleatioun z'erméiglechen.”

Literatur

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, UA (2004), Kontinuierliche Fällung am Ultraschalldurchflussreakter am Beispiel vun Eisen- (II, III) Oxid, ICVT, TU-Clausthal, Plakat op der GVC Annual Meeting 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, UA (2006), Operatiounsparameter vun engem kontinuéierleche sono-chemesche Fäll Reaktor, Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Abrëll 2006.