Sonoelektrochemesch Oflagerung

D’sonoelektrochemesch Oflagerung ass eng Synthesetechnik, déi Sonochemie an Elektrochemie kombinéiert, fir Nanomaterialien héicheffizient an ëmweltfrëndlech ze produzéieren. D’sonoelektrochemesch Oflagerung ass als séier, einfach an effektiv bekannt an erméiglecht d’Synthes vun Nanopartikelen an Nanokompositte mat kontrolléierter Form.

Sonoelektrooflagerung vun Nanopartikelen

Fir d’Sonoelektrooflagerung (och sonoelektrochemesch Oflagerung, sonochemesch Galvaniséierung oder sonochemesch Elektrooflagerung) mam Zil, Nanopartikelen ze synthetiséieren, ginn eng oder zwou Ultraschallsonden (Sonotroden oder Ultraschallhäerner) als Elektrode benotzt. D’Method vun der sonoelektrochemescher Oflagerung ass héicheffizient souwéi einfach a sécher ze bedreiwen, wat et erméiglecht, Nanopartikelen an Nanostrukturen a grousse Quantitéiten ze synthetiséieren. Zousätzlech ass d’Sonoelektrochemesch Oflagerung en intensivéierte Prozess, dat heescht, datt d’Beschallung den Elektrolyseprozess beschleunegt, soudatt d’Reaktioun ënner méi wierksame Bedéngungen duerchgefouert ka ginn.
D’Uwendung vu Leeschtungsultraschall op Suspensioune verstäerkt d’Stofftransportprozesser däitlech duerch makroskopesch Stréimungen a mikroskopesch Kavitatiounskräften un de Grenzflächen. Op Ultraschallelektroden (Sonoelektroden) entfernen Ultraschallschwéngungen a Kavitatioun d’Reaktiounsprodukter kontinuéierlech vun der Elektrodenuewerfläch. Duerch d’Ewechhuele vun all passivéierenden Oflagerunge steet d’Elektrodenuewerfläch kontinuéierlech fir d’Synthes vun neie Partikelen zur Verfügung.
Duerch Ultraschall erzeugte Kavitatioun fërdert d’Bildung vu glaten a gläichméissegen Nanopartikelen, déi homogen an der flësseger Phas verdeelt sinn.

Sonoelektrochemesch Oflagerung vun Nanopartikelen

Wann en Ultraschallfeld op e flëssegen Elektrolyt applizéiert gëtt, fërderen ënnerschiddlech Ultraschallkavitatiounsphenomeener wéi akustesch Stréimungen an d’Bildung vu Mikrostralen, Stousswellen, e verstäerkte Stofftransport vun der Elektrod ewech an zur Elektrod hin an d’Botze vun der Uewerfläch (Ewechhuele vu passéierende Schichten) d’Elektrooflagerungs- / Galvaniséierungsprozesser. Déi positiv Auswierkunge vun der Beschallung op d’Elektrooflagerung / Galvaniséierung goufe scho fir vill Nanopartikelen nogewisen, dorënner metallesch Nanopartikelen, Hallefleedernanopartikelen, Kär-Schuel-Nanopartikelen an dotéierter Nanopartikelen.
Sonochemesch elektroofgelagert metallesch Nanopartikele wéi Cr, Cu an Fe weisen eng däitlech Erhéijung vun der Häert, wärend Zn eng erhéicht Korrosiounsbeständegkeet weist.
Mastai et al. (1999) hunn CdSe-Nanopartikelen duerch sonoelektrochemesch Oflagerung synthetiséiert. Duerch d’Upassung vu verschiddenen Elektrooflagerungs- an Ultraschallparametere kann d’Kristallgréisst vun den CdSe-Nanopartikele vu röntgenamorph bis zu 9 nm (Sphaleritphas) verännert ginn.

Ashassi-Sorkhabi a Bagheri (2014) hunn d’Virdeeler vun der sonoelektrochemescher Synthes vu Polypyrrol (PPy) op St-12-Stol an engem Oxalsaiermedium mat enger galvanostatescher Technik bei enger Stroumdicht vu 4 mA/cm2 nogewisen. Déi direkt Uwendung vun niddregfrequentem Ultraschall mam Ultraschallapparat UP400S huet zu méi kompakten a méi homogenen Uewerflächestrukture vu Polypyrrol geféiert. D’Resultater hu gewisen, datt de Beschichtungswidderstand (Rcoat), de Korrosiounswidderstand (Rcorr) an de Warburg-Widderstand vun de mat Ultraschall hiergestallte Prouwe méi héich ware wéi déi vum ouni Ultraschall synthetiséierte Polypyrrol. Opname mat Rasterelektronemikroskopie hunn déi positiv Auswierkunge vun der Ultraschallbehandlung wärend der Elektrooflagerung op d’Partikelmorphologie siichtbar gemaach: D’Resultater weisen, datt d’Sonoelektrochemesch Synthes staark haftend a glat Polypyrrolbeschichtunge liwwert. Wann een d’Resultater vun der Sonoelektrooflagerung mat der konventioneller Elektrooflagerung vergläicht, ass kloer, datt Beschichtungen, déi mat der sonoelektrochemescher Method hiergestallt ginn, eng méi héich Korrosiounsbeständegkeet hunn. D’Beschallung vun der elektrochemescher Zell féiert zu engem verstäerkte Stofftransport an zu enger Aktivéierung vun der Uewerfläch vun der Aarbechtselektrod. Dës Effekter droen däitlech zu enger héicheffizienter, qualitativ héichwäerteger Synthes vu Polypyrrol bäi.

SEM-Opname vu Beschichtungen aus (a) PPy an (b) sonoelektrochemesch ofgelagertem Polypyrrol (PPy-US) op St-12-Stol (Vergréisserung vu 7500×)
(Etüd a Biller: © Ashassi-Sorkhabi a Bagheri, 2014)

Sonoelektrochemesch Oflagerung vun Nanokompositten

D’Kombinatioun vun Ultraschallbehandlung mat Elektrooflagerung ass wierksam an erméiglecht eng einfach Synthes vun Nanokompositten.
Kharitonov et al. (2021) hunn nanokomposit Cu–Sn–TiO2-Beschichtungen duerch sonochemesch Elektrooflagerung aus engem Oxalsaierbad synthetiséiert, dat zousätzlech 4 g/dm3 TiO2 enthale huet, ënner mechanescher Beweegung a Beweegung duerch Ultraschall. D’Ultraschallbehandlung gouf mam Hielscher Ultraschallapparat UP200Ht bei enger Frequenz vu 26 kHz an enger Leeschtung vun 32 W/dm3 duerchgefouert. D’Resultater hu gewisen, datt d’Beweegung duerch Ultraschall d’Agglomeratioun vun TiO2-Partikele reduzéiert an d’Oflagerung vun dichten Cu–Sn–TiO2-Nanokompositten erméiglecht. Am Verglach mat konventioneller mechanescher Beweegung zeechne sech déi ënner Beschallung ofgelagert Cu–Sn–TiO2-Beschichtungen duerch eng méi héich Homogenitéit an eng méi glat Uewerfläch aus. An de beschallten Nanokompositte war de gréissten Deel vun den TiO2-Partikelen an d’Cu–Sn-Matrix agebett. D’Aféierung vun der Beweegung duerch Ultraschall verbessert d’Verdeelung vun den TiO2-Nanopartikelen op der Uewerfläch an hemmt d’Aggregatioun.
Et gëtt gewisen, datt nanokomposit Cu–Sn–TiO2-Beschichtungen, déi duerch ultraschallënnerstëtzt Elektrooflagerung gebilt ginn, exzellent antimikrobiell Eegenschafte géint E. coli-Bakterien opweisen.

SEM-Opname vu sonoelektrochemesch ofgelagerte Cu–Sn–TiO2-Beschichtunge bei kathodesche Stroumdichte vun 0,5 A/dm2 an 1,0 A/dm2.
(Etüd a Biller: © Kharitonov et al., 2021)

Héichleeschtungsausrüstung fir sonoelektrochemesch Prozesser

Hielscher Ultrasonics liwwert héichleeschtungsfäeg Ultraschallausrüstung fir eng zouverlässeg an effizient Sonoelektrooflagerung / Sonogalvaniséierung vun Nanomaterialien. D’Produktpalette ëmfaasst Ultraschallsystemer mat héijer Leeschtung, Sonoelektroden, Reakteren an Zelle fir Är Uwendung vun der sonoelektrochemescher Oflagerung.