Sonoelectrochemical Oflagerung
Sonoelectrochemical Deposition ass Synthesetechnik, déi Sonochemie an Elektrochemie kombinéiert, fir eng héich effizient an ëmweltfrëndlech Produktioun vun Nanomaterialien. Renomméiert als séier, einfach an effektiv, sonoelectrochemical Oflagerung erlaabt eng Form-kontrolléiert Synthese vun Nanopartikelen an Nanocomposites.
Sono-Electrodeposition vun Nanopartikelen
Fir Sonoelectrodeposition (och sonoeletrochemical Deposition, sonochemical electroplating, or sonochemical electrodeposition) mam Zweck vun der Synthese vun Nanopartikelen, ginn een oder zwee Ultraschallsonden (Sonotroden oder Horn) als Elektroden benotzt. D'Method vun der sonoelektrochemescher Oflagerung ass héich effizient wéi och einfach a sécher ze bedreiwen, wat et erlaabt Nanopartikelen an Nanostrukturen a grousse Quantitéiten ze synthetiséieren. Zousätzlech ass sonoelektrochemesch Oflagerung e verstäerkten Prozess, dat heescht datt d'Sonicatioun den Elektrolyseprozess beschleunegt sou datt d'Reaktioun ënner méi efficace Bedéngungen ausgefouert ka ginn.
Kraaft-Ultraschall op Suspensioune applizéieren erhéicht d'Masstransferprozesser wesentlech wéinst makroskopesche Streaming a mikroskopesche Interface Kavitational Kräfte. Op Ultraschallelektroden (Sono-Elektroden) läscht d'Ultraschallvibratioun an d'Kavitatioun kontinuéierlech d'Reaktiounsprodukter vun der Elektroden Uewerfläch. Andeems Dir all passivéierend Oflagerungen ewechhuelt, ass d'Elektrodefläch kontinuéierlech verfügbar fir nei Partikelsynthese.
Ultraschall-generéiert Kavitatioun fördert d'Bildung vu glatten an eenheetleche Nanopartikelen, déi homogen an der flësseger Phase verdeelt sinn.
2x Ultraschallprozessoren mat Sonden, déi als Elektroden, also Kathode an Anode, handelen. D'Ultraschallvibratioun a Kavitatioun fördert elektrochemesch Prozesser.
- Nanopartikel
- Kär-Schuel Nanopartikel
- Nanopartikel dekoréiert Ënnerstëtzung
- nanostrukturen
- Nanocomposites
- Coiffeuren
Sonoelectrochemical Oflagerung vun Nanopartikelen
Wann en Ultraschallfeld op e flëssege Elektrolyt applizéiert gëtt, fërderen verschidden Ultraschallkavitatiounsphenomener wéi akustesch Streaming a Mikro-Jetting, Schockwellen, Massentransferverbesserung vun / op d'Elektrode an Uewerflächereinigung (Entfernung vu passivéierende Schichten) d'Elektrodeposition / Elektroplatéierungsprozesser förderen . Déi beneficiell Auswierkunge vun der Sonikatioun op Elektrodeposition / Elektroplatéierung goufe scho fir vill Nanopartikel bewisen, dorënner metallesch Nanopartikel, Hallefleit Nanopartikel, Kär-Shell Nanopartikel an dotéiert Nanopartikel.
Sonochemesch elektrodeponéiert metallesch Nanopartikele wéi Cr, Cu a Fe weisen eng bedeitend Erhéijung vun der Hardness, wärend Zn eng erhéicht Korrosiounsbeständegkeet weist.
Mastai et al. (1999) synthetiséiert CdSe Nanopartikel iwwer sonoelectrochemical Oflagerung. Upassunge vu verschiddenen Elektrodepositiounen an Ultraschallparameter erlaben d'Kristallgréisst vun den CdSe Nanopartikelen aus Röntgenamorph bis zu 9 nm (Sphaleritphase) z'änneren.
Ashassi-Sorkhabi a Bagheri (2014) bewisen d'Virdeeler vun der sono-elektrochemescher Synthese vu Polypyrrol (PPy) op St-12 Stahl an engem Oxalsäuremedium mat enger galvanostatescher Technik mat enger aktueller Dicht vu 4 mA/cm2. Direkt Uwendung vu Low-Frequenz Ultraschall mam Ultrasonicator UP400S huet zu méi kompakt a méi homogen Uewerflächestrukture vu Polypyrrol gefouert. D'Resultater weisen datt d'Beschichtungsresistenz (Rcoat), d'Korrosiounsbeständegkeet (Rcorr), an d'Warburg Resistenz vun ultraschall preparéierten Echantillon méi héich waren wéi déi vun net-ultraschall synthetiséierter Polypyrrol. Biller vun der Scannenelektronenmikroskopie visualiséiert déi positiv Auswierkunge vun der Ultraschall während der Elektrodepositioun op der Partikelmorphologie: D'Resultater weisen datt d'sonoelektrochemesch Synthese staark adherent a glat Beschichtungen vu Polypyrrol erliewt. Wann Dir d'Resultater vun der Sono-Elektro-Depositioun mat der konventioneller Elektrodepositioun vergläicht, ass et kloer datt d'Beschichtungen, déi vun der Sono-Elektrochemie-Method virbereet sinn, méi héich Korrosiounsbeständegkeet hunn. Sonication vun der elektrochemescher Zell resultéiert zu verstäerkte Massentransfer an der Aktivatioun vun der Uewerfläch vun der Aarbechtselektrode. Dës Effekter droen bedeitend zu enger héich effizienter, héichqualitativer Synthese vu Polypyrrol bäi.
SEM Biller vun (a) PPy an (b) sonoelectrochemial deposéiert Polypyrrol (PPy-US) Beschichtungen op St-12 Stol (Vergréisserung vun 7500 ×)
(Studie a Biller: © Ashassi-Sorkhabi a Bagheri, 2014)
Sonochemesch Elektrodepositioun erlaabt Nanopartikelen, Kär-Schuel Nanopartikelen, Nanopartikel-beschichtete Support, an nanostrukturéiert Materialien ze produzéieren.
(Bild a Studie: ©Islam et al. 2019)
Sonoelectrochemical Deposition of Nanocomposites
D'Kombinatioun vun Ultraschall mat Elektrodepositioun ass effizient an erlaabt eng liicht Synthese vun Nanokomposite.
Kharitonov et al. (2021) synthetiséiert Nanokomposit Cu-Sn-TiO2 Beschichtungen duerch sonochemesch Elektrodepositioun aus engem Oxalsäurebad zousätzlech mat 4 g / dm3 TiO2 ënner mechanescher an ultrasonic Agitatioun. Ultraschallbehandlung gouf mam Hielscher Ultrasonicator UP200Ht bei 26 kHz Frequenz an 32 W / dm3 Kraaft gemaach. Resultater weisen datt d'Ultraschall Agitatioun d'Agglomeratioun vun TiO2 Partikelen reduzéiert an d'Oflagerung vun dichten Cu-Sn-TiO2 Nanokomposite erlaabt. Wann Dir mat konventioneller mechanescher Agitatioun vergläicht, sinn d'Cu-Sn-TiO2 Beschichtungen déi ënner Sonikatioun deposéiert sinn duerch méi héich Homogenitéit a méi glatter Uewerfläch charakteriséiert. An de sonikéierte Nanokomposite goufen d'Majoritéit vun den TiO2 Partikelen an d'Cu-Sn Matrix agebaut. D'Aféierung vun Ultraschall Agitatioun verbessert d'Uewerflächverdeelung vun den TiO2 Nanopartikelen a verhënnert d'Aggregatioun.
Et gëtt gewisen datt Nanokomposit Cu-Sn-TiO2 Beschichtungen, déi duerch Ultraschall-assistéiert Elektrodepositioun geformt ginn, exzellent antimikrobial Eegeschafte géint E. coli Bakterien weisen.
SEM Biller vu sono-elektrochemesch deposéiert Cu-Sn-TiO2 Beschichtungen bei kathodescher Stroumdicht vun 0,5 A/dm2 an 1,0 A/dm2.
(Etude a Biller: © Kharitonov et al., 2021)
D'Ultraschallsond funktionéiert als Elektrode. D'Ultraschallwellen förderen elektrochemesch Reaktiounen, déi zu verbesserte Effizienz resultéieren, méi héich Ausbezuelen a méi séier Konversiounsraten.
Sonoelectrochemistry verbessert electrodeposition Prozesser bedeitend.
High-Performance Sonoelectrochemical Equipement
Hielscher Ultrasonics liwwert High-Performance Ultrasonic Ausrüstung fir eng zouverlässeg an effizient Sono-Electrodeposition / Sonoelectroplating vun Nanomaterialien. D'Produktpalette enthält High-Power Ultraschallsystemer, Sono-Elektroden, Reaktoren an Zellen fir Är Sono-elektrochemesch Oflagerungsapplikatioun.
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
D'Sonde vum Ultrasonicator UIP2000hdT wierkt als Elektrode an engem sonoelectrochemical Setup fir Nanopartikel Synthese.
Literatur / Referenzen
- Dmitry S. Kharitonov, Aliaksandr A. Kasach, Denis S. Sergievich, Angelika Wrzesińska, Izabela Bobowska, Kazimierz Darowicki, Artur Zielinski, Jacek Ryl, Irina I. Kurilo (2021): Ultrasonic-assisted electrodeposition of Cu-Sn-TiO2 nanocomposite coatings with enhanced antibacterial activity. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 75, 2021.
- Ashassi-Sorkhabi, Habib; Bagheri, Robabeh (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology 2014.
- Hyde, Michael; Compton, Richard (2002): How ultrasound influence the electrodeposition of metals. Journal of Electroanalytical Chemistry 531, 2002. 19-24.
- Mastai, Y., Polsky, R., Koltypin, Y., Gedanken, A., & Hodes, G. (1999): Pulsed Sonoelectrochemical Synthesis of Cadmium Selenide Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 121(43), 1999. 10047–10052.
- Josiel Martins Costa, Ambrósio Florêncio de Almeida Neto (2020): Ultrasound-assisted electrodeposition and synthesis of alloys and composite materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 68, 2020.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.