ZnO Nanostrukture Grown by Ultrasonic Synthesis
Ultrasonic Nanopartikel Synthese huet ëmmer méi Opmierksamkeet gewonnen wéinst senger Fäegkeet fir Nanomaterialien mat kontrolléierter Gréisst, Morphologie a Kristallinitéit ënner mëllen Reaktiounsbedéngungen ze produzéieren. D'Technik profitéiert akustesch Kavitatioun fir lokaliséiert héich Temperaturen an Drock ze generéieren, verbessert Nukleatioun a Wuesstum vun Nanopartikelen ze förderen. Am Verglach mat konventionelle Synthesemethoden bitt d'Ultraschallsynthese Virdeeler wéi séier Reaktiounsraten, Skalierbarkeet, an d'Fäegkeet fir strukturell Eegeschaften ze verfeineren andeems d'Reaktiounsparameter geännert ginn.
Mir benotzen d'Synthese vun ZnO Nanostrukturen als exemplaresch Fall fir d'Virdeeler vun der Ultraschall Nanopartikel Synthese mat modifizéierten Strukturen ze markéieren. D'Etude vum Morales-Flores et al. (2013) entdeckt d'Roll vun der sonochemescher Synthese bei der Kontroll vun der Morphologie vun ZnO Nanostrukturen. Mat Hëllef vum Hielscher Sonde-Typ Sonicator UP400St (400 Watt, 24 kHz) hunn d'Fuerscher bewisen wéi Variatiounen an Reaktiounsbedéngungen, besonnesch pH, d'endgülteg Morphologie, strukturell Eegeschaften a Photolumineszenzverhalen vun ZnO Nanostrukturen beaflossen.
Ultrasonicator UP400St fir d'sonochemesch Synthese vun Nanopartikelen
experimentell Opstellung – ZnO Nanopartikel Synthese mat Sonication
Waasserléisungen aus Zinkacetat (0,068 M) goufen Ultraschallbestrahlung bei 40 W dissipéierter Kraaft ënner Argonfloss ënnerworf. De Reaktioun pH gouf tëscht 7 an 10 mat Ammoniumhydroxid (NH4OH) ugepasst, wat d'Morphologie vun de synthetiséierte ZnO Strukturen wesentlech beaflosst. De sonochemesche Prozess induzéiert akustesch Kavitatioun, generéiert lokaliséierter Héichtemperatur- an Héichdrockbedéngungen, déi ZnO Nukleatioun a Wuesstum förderen.
Afloss vum pH op Morphologie a Strukturell Eegeschaften
Scannen Elektronenmikroskopie (SEM) huet verschidde Morphologien op verschiddene pH Niveauen opgedeckt:
- pH 7.0: Bildung vu Staangähnlechen ZnO Nanostrukturen (86 nm Breet, 1182 nm Längt) mat enger gemëschter ZnO? Zn (OH) 2 Phase.
- pH 7,5-8,0: Iwwergank zu facettéierte Bar- a Coupe-Enn Baren (~ 250-430 nm Längt, 135-280 nm Breet).
- pH 9.0: Spindelfërmeg ZnO Nanostrukturen (~ 256 nm Längt, 95 nm Breet) mat héijer Mikrostrain.
- pH 10,0: Uniform facettéiert Nanobaren (~ 407 nm Längt, 278 nm Breet) mat reduzéierter Defektdicht.
SEM Mikrographe vun ultraschall synthetiséierte ZnO Nanostrukturen ugebaut bei (a) pH 7, (b) pH 7,5, (c) pH 8, d) pH 9,
X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of hexagonal wurtzite ZnO for pH > 7, with enhanced crystallinity and grain growth at higher pH values.
Optesch Eegeschaften an Defekt Kontroll
Raumtemperatur Photolumineszenz (PL) Analyse beliicht zwee Haaptemissiounsbänner:
- Ultraviolet Emissioun (~ 380 nm): Exzitonesch Iwwergäng no bei der Band.
- Siichtbar Emissioun (~ 580 nm): Associéiert mat strukturelle Mängel wéi Sauerstoffvakanzen an interstitielle Mängel.
Notamment huet d'Erhéijung vum pH zu enger méi héijer Defekt-relatéierter Emissiounsintensitéit bis pH 9 gefouert, zougeschriwwen zu enger verstäerkter Uewerfläch an der Gitteronfektioun. Wéi och ëmmer, bei pH 10 ass d'Intensitéit vun de Defektemissiounen erofgaang wéinst reduzéierter Uewerfläch a Gitterfehler.
“ZnO Nanostrukture vu verschiddene Morphologien kéinte fabrizéiert ginn duerch Ultraschallhydrolyse vun Zinkacetat an wässerlecher Léisung andeems se seng Hydrolyserate duerch pH Upassung kontrolléieren. Wärend eng Léisung pH 7 oder manner onrein ZnO Nanostrukture produzéiert gemëscht mat Zn (OH) 2 Phase, produzéiere méi héich pH Wäerter vun der Reaktiounsmëschung ZnO Nanostrukturen a purer sechseckegen Phase. Kontrolléiere Léisung pH tëscht 7,5 an 10, Phase pure ZnO Nanostrukture vu variéierter Morphologie kéinte produzéiert ginn an d'Konzentratioun vun hire strukturellen an Uewerflächefehler konnt kontrolléiert ginn. D'Benotzung vu Low Power Ultraschall fir d'chemesch Synthese vun ZnO Nanostrukturen ass effizient bewisen.”
Flores-Morales et al., 2013
Dës Studie illustréiert den déifste Impakt vun der Ultraschallbestrahlung mat der UP400St op der ZnO Nanostruktur Synthese. Andeems de pH ofgestëmmt gouf, hunn d'Fuerscher d'Morphologie, d'Kristallinitéit an d'Defektdicht erfollegräich moduléiert. D'Resultater ënnersträichen d'Potenzial vu sonochemesche Methoden fir ugepasste Nanopartikelsynthese, bitt Weeër fir Uwendungen an der Optoelektronik a Katalyse.
Kritt dee Beschten Sonicator fir Är Nanopartikel Synthese
Hielscher Sonde-Typ Sonicatoren sinn bekannt fir hir Kraaft, Zouverlässegkeet, Präzisioun a Benotzerfrëndlechkeet, sou datt se déi ideal Wiel fir Nanopartikel Synthese maachen. Mat modernste Technologie a robustem Ingenieur bidden dës Ultraschallprozessoren oniwwertraff Kontroll iwwer sonochemesch Reaktiounen, fir d'Reproduktioun an d'Effizienz ze garantéieren. Den UP400St, zum Beispill, bitt präzis Energieinput a personaliséierbar Astellungen, wat d'Fuerscher erlaabt Synthesebedéngungen fir eng optimal Nanopartikelmorphologie a Kristallinitéit ze personaliséieren. Egal ob fir Labo-Skala Fuerschung oder industriell Uwendungen, Hielscher Sonicators garantéieren héich Leeschtung an einfacher Benotzung, verstäerken hire Ruff als Topwahl fir sonochemesch Synthese.
Profitéiert vun der Kraaft vun Ultraschall fir Nanopartikel Synthese!
- héich Effizienz
- Staat-vun-der-Konscht Technologie
- Zouverlässegkeet & Robustheet
- justierbar, präzis Prozess Kontroll
- batch & an der Schlaang
- fir all Volumen – vu Labo bis Produktioun Skala
- intelligent Software
- Smart Features (zB programméierbar, Dateprotokolléierung, Fernsteierung)
- einfach a sécher ze bedreiwen
- niddereg Ënnerhalt
- CIP (clean-in-place)
Design, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit Made in Germany
Hielscher Ultraschaller si bekannt fir hir héchst Qualitéit an Designnormen. Robustheet an einfach Operatioun erlaben déi glat Integratioun vun eisen Ultraschaller an industriellen Ariichtungen. Rau Konditiounen an erfuerderlech Ëmfeld ginn einfach vun Hielscher Ultraschaller gehandhabt.
Hielscher Ultrasonics ass eng ISO zertifizéiert Firma a setzt spezielle Wäert op High-Performance Ultrasonicatoren mat modernste Technologie a Benotzerfrëndlechkeet. Natierlech sinn Hielscher Ultraschaller CE konform an entspriechen d'Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 bis 500 ml | 10 bis 200 ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 l | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000hdT |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000hdT |
Ultrasonic Homogenisator UIP1000hdT, en 1000 Watt mächtege Sonicator fir Nanopartikel Synthese wéi ZnO Nanopartikel iwwer gréng Chimie
Oft gestallten Froen
Fir wat ginn ZnO Nanopartikele benotzt?
ZnO Nanopartikele gi wäit an biomedizineschen Uwendungen, Photokatalyse, Sensoren, UV-Schirmung, antibakteriell Beschichtungen, an Optoelektronik benotzt wéinst hiren eenzegaartegen opteschen, elektreschen an antimikrobiellen Eegeschaften.
Wat sinn d'Methoden fir d'Synthese vun ZnO Nanopartikelen?
Gemeinsam Synthesemethoden fir ZnO Nanopartikel enthalen Sol-Gel, Nidderschlag, hydrothermesch, solvothermesch a gréng Synthese. All Method beaflosst d'Partikelgréisst, d'Morphologie an d'Kristallinitéit, beaflosst hir Leeschtung a verschiddenen Uwendungen.
Wat sinn d'Eegeschafte vun der ZnO Nanopartikel Synthese an Uwendungen?
ZnO Nanopartikel weisen héich Uewerfläch, staark UV Absorptioun, Piezoelektrizitéit a photokatalytesch Aktivitéit. Hir Synthese beaflosst Eegeschafte wéi Gréisst Verdeelung, Phase Rengheet, an Uewerfläch Mängel, déi entscheedend sinn fir Uwendungen an Ëmweltsanéierung, Drogen Liwwerung, an Energie Stockage.
Wéi eng Method ass am Beschten fir d'Synthese vun Nanopartikelen?
Déi bescht Method fir d'Synthese vun Nanopartikel hänkt vun de gewënschten Eegeschaften an Uwendung of. Sonochemesch Synthese, déi Ultraschallstrahlung benotzt, ass héich effektiv fir ZnO Nanopartikele mat kontrolléierter Gréisst, héijer Rengheet a verstäerkter Uewerfläch ze produzéieren. Et fördert séier Nukleatioun, verhënnert Agglomeratioun, a ka kombinéiert mat hydrothermeschen oder Sol-Gel Methoden fir eng verbessert Kristallinitéit an Dispersioun. Dës Approche ass besonnesch avantagéis fir biomedizinesch, katalytesch a Sensorapplikatiounen wéinst senger Energieeffizienz a Fäegkeet fir eenheetlech Nanostrukturen ze produzéieren.
Liest méi iwwer Ultraschall Sol-Gel Reaktiounen!
Wat ass d'chemesch Stabilitéit vun ZnO Nanopartikelen?
ZnO Nanopartikel weisen moderéiert chemesch Stabilitéit awer kënne sech an sauerem Ëmfeld opléisen a Photodegradatioun ënner längerer UV Belaaschtung. Uewerflächemodifikatiounen an Doping kënnen hir Stabilitéit a spezifesche Applikatiounen verbesseren.
Literatur? Referenzen
- N. Morales-Flores, R. Galeazzi, E. Rosendo, T. Díaz, S. Velumani, U. Pal (2013): Morphology control and optical properties of ZnO nanostructures grown by ultrasonic synthesis. Advances in Nano Research, Vol. 1, No. 1; 2013. 59-70.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
- László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.