Hielscher Ultrasonics
Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.
Zvaniet mums: +49 3328 437-420
Nosūtiet mums e-pastu: info@hielscher.com

Efektīva un kontrolēta zelta nanodaļiņu sintēze

Vienādas formas un morfoloģijas zelta nanodaļiņas var efektīvi sintezēt, izmantojot sonoķīmisko ceļu. Ultrasoniski veicināto zelta nanodaļiņu sintēzes ķīmisko reakciju var precīzi kontrolēt daļiņu izmēram, formai (piemēram, nanosfērām, nanosfērām, nanobeltiem utt.) un morfoloģijai. Efektīvā, vienkāršā, ātrā un zaļā ķīmiskā procedūra ļauj droši ražot zelta nanostruktūras rūpnieciskā mērogā.

Zelta nanodaļiņas un nanostruktūras

Zelta nanodaļiņas un nanoizmēra struktūras tiek plaši ieviestas R&D un rūpnieciskie procesi, pateicoties nanoizmēra zelta unikālajām īpašībām, ieskaitot elektroniskās, magnētiskās un optiskās īpašības, kvantu izmēru efektus, virsmas plazmona rezonansi, augstu katalītisko aktivitāti, pašmontāžu, kā arī citas īpašības. Zelta nanodaļiņu (Au-NPs) pielietojuma jomas svārstās no katalizatora izmantošanas līdz nanoelektronikas ierīču ražošanai, kā arī izmantošanai attēlveidošanā, nano-fotonikā, nanomagnētiskajos, biosensoros, ķīmiskajos sensoros, optiskiem un teanostiskiem lietojumiem, zāļu piegādei, kā arī citiem lietojumiem.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Ultrasonication uzlabo zelta nanodaļiņu sintēzi no apakšas uz augšu.

Zondes tipa ultrasonikatori, piemēram, UP400St pastiprināt zelta nanodaļiņu sintēzi. Sonochemical ceļš ir vienkāršs, efektīvs, ātrs un darbojas ar netoksiskām ķīmiskām vielām vieglos atmosfēras apstākļos.

Zelta nanodaļiņu sintēzes metodes

Nano strukturētas zelta daļiņas var sintezēt, izmantojot dažādus maršrutus, izmantojot augstas veiktspējas ultrasonication. Ultrasonication ir ne tikai vienkārša, efektīva un uzticama tehnika, turklāt ultraskaņas apstrāde rada apstākļus zelta jonu ķīmiskai samazināšanai bez toksiskiem vai skarbiem ķīmiskiem līdzekļiem un ļauj veidot cēlmetālu nanodaļiņas no dažādām morfoloģijām. Maršruta un sonoķīmiskās apstrādes izvēle (pazīstama arī kā sonosintēze) ļauj ražot zelta nanostruktūras, piemēram, zelta nanosheres, nanorodus, nanobeltus utt., Ar vienādu izmēru un morfoloģiju.
Zemāk jūs varat atrast izvēlētos sonochemical ceļus zelta nanodaļiņu sagatavošanai.

Ultrasoniski uzlabota Turkevich metode

Ultraskaņas apstrāde tiek izmantota, lai pastiprinātu Turkevich citrāta samazināšanas reakciju, kā arī modificētas Turkevich procedūras.
Turkeviča metode rada pieticīgi monodispersas sfēriskas zelta nanodaļiņas, kuru diametrs ir aptuveni 10–20nm. Var ražot lielākas daļiņas, bet uz monodispersitātes un formas rēķina. Šajā metodē karstu hloraurskābi apstrādā ar nātrija citrāta šķīdumu, iegūstot koloidālo zeltu. Turkeviča reakcija notiek, veidojot pārejošus zelta nanoviļņus. Šie zelta nanoviļņi ir atbildīgi par reakcijas šķīduma tumšo izskatu, pirms tas kļūst rubīnsarkans.
(2020), kas sonoķīmiski sintezēja zelta nanodaļiņas, ziņo, ka ir iespējams ražot zelta nanodaļiņas ar augstu absorbcijas mijiedarbību, izmantojot ultrasonication kā vienīgo enerģijas avotu, samazinot laboratorijas prasības un kontrolējot īpašības, kas maina vienkāršus parametrus.
(2012) pierādīja, ka ultraskaņas enerģija ir galvenais parametrs, lai ražotu sfēriskas zelta nanodaļiņas (AuNPs) ar regulējamiem izmēriem no 20 līdz 50 nm. Sonosintēze, izmantojot nātrija citrāta reducēšanu, atmosfēras apstākļos rada monodispersas sfēriskas zelta nanodaļiņas ūdens šķīdumā.

Turkevich-Frens metode, izmantojot ultraskaņu

Iepriekš aprakstītā reakcijas ceļa modifikācija ir Turkevich-Frens metode, kas ir vienkāršs daudzpakāpju process zelta nanodaļiņu sintēzei. Ultrasonication veicina Turkevich-Frens reakcijas ceļu tādā pašā veidā kā Turkevich maršruts. Turkevich-Frens daudzpakāpju procesa sākotnējais solis, kur reakcijas notiek virknē un paralēli, ir citrāta oksidēšana, kas dod dikarboksiacetonu. Tad auric sāls tiek samazināts līdz aurous sāls un Au0, un aurous sāls tiek salikts uz Au0 atomi, lai izveidotu AuNP (skatīt shēmu zemāk).
 

Zelta nanodaļiņu sintēzi, izmantojot Turkevich metodi, var efektīvi uzlabot, izmantojot augstas intensitātes ultraskaņu (sonochemistry).

Zelta nanodaļiņu sintēze, izmantojot Turkevich metodi.
shēma un pētījums: ©Zhao et al., 2013

 

Tas nozīmē, ka dikarboksiacetons, kas rodas citrāta, nevis paša citrāta oksidēšanās rezultātā, darbojas kā faktiskais AuNP stabilizators Turkevich-Frens reakcijā. Citrāta sāls papildus maina sistēmas pH, kas ietekmē zelta nanodaļiņu (AuNPs) izmēru un izmēru sadalījumu. Šie Turkevich-Frens reakcijas apstākļi rada gandrīz monodispersas zelta nanodaļiņas ar daļiņu izmēriem no 20 līdz 40nm. Precīzu daļiņu izmēru var mainīt, mainoties šķīduma pH, kā arī ar ultraskaņas parametriem. Citrāta stabilizētie AuNP vienmēr ir lielāki par 10 nm, jo trinātrija citrāta dihidrāta reducēšanas spēja ir ierobežota. Tomēr, izmantojot D2O kā šķīdinātājs H2O vietā AuNPs sintēzes laikā ļauj sintezēt AuNPs ar daļiņu izmēru 5 nm. Tā kā D2O pievienošana palielina citrāta reducējošo stiprumu, D2O un C kombinācija6H9Na3O9. (sal. ar Zhao et al., 2013)

Sonochemical reaktori ar 2 lieljaudas ultraskaņas zondēm (sonotrodes) uzlabotai nanodaļiņu sintēzei rūpnieciskā mērogā.

Sonochemical inline reaktori ļauj precīzi kontrolēt nanodaļiņu (piemēram, AuNPs) sintēzi rūpnieciskā mērogā. Attēlā redzami divi UIP1000hdT (1kW, 20kHz) ultrasonikatori ar plūsmas šūnām.

Sonochemical Turkevich-Frens maršruta protokols

Lai sintezētu zelta nanodaļiņas augšupējā procedūrā ar Turkevich-Frens metodi, 50 ml hloraurīnskābes (HAuCl4), 0,025 mM ielej 100 ml stikla vārglāzē, kurā ielej 1 ml 1,5% (m/V) trinātrija citrāta (Na ūdens šķīduma)3Ct) tiek pievienots zem ultrasonication istabas temperatūrā. Ultrasonication tika veikta pie 60W, 150W un 210W. The Na3Ct/HAuCl4 paraugos izmantotā attiecība ir 3:1 (w/v). Pēc ultrasonication, koloidālie šķīdumi parādīja dažādas krāsas, violetu 60 W un rubīna sarkanu 150 un 210 W paraugiem. Mazāki izmēri un sfēriskāki zelta nanodaļiņu klasteri tika ražoti, palielinot ultraskaņas jaudu saskaņā ar strukturālo raksturojumu. (2021) savos pētījumos parāda pieaugošo ultraskaņas ietekmi uz daļiņu izmēru, polihedrālo struktūru un sonoķīmiski sintezēto zelta nanodaļiņu optiskajām īpašībām un reakcijas kinētiku to veidošanai. Abas zelta nanodaļiņas ar izmēru 16nm un 12nm var ražot ar pielāgotu sonochemical procedūru. (Fuentes-García et al., 2021)
 

Zelta nanodaļiņas var efektīvi sintezēt, izmantojot sonoķīmisko ceļu.

a,b) TEM attēls (mērogs 50 nm) un c) AuNP izmēru sadalījums, kas sintezēts pie
ultraskaņas apstrādes jauda 17,9 Wcm2.
Attēls un pētījums: © Dheyab et al., 2020.

Ultrasoniski maisīts reaktors sonoķīmiskiem lietojumiem, ieskaitot nanodaļiņu sintēzi no apakšas uz augšu, katalītiskās reakcijas un daudzus citus.

Ultrasoniski satraukts reaktors ar ultrasonikatoru UP200St pastiprinātai nanodaļiņu sintēzei (sonosintēzei).

Zelta nanodaļiņu sonolīze

Vēl viena zelta daļiņu eksperimentālās ģenerēšanas metode ir sonolīze, kur ultraskaņa tiek izmantota zelta daļiņu sintēzei ar diametru zem 10 nm. Atkarībā no reaģentiem sonolītisko reakciju var palaist dažādos veidos. Piemēram, HAuCl ūdens šķīduma ultraskaņas apstrāde4 Ar glikozi, hidroksilgrupas un cukura pirolīzes radikāļi darbojas kā reducētāji. Šie radikāļi veidojas starpfaktoru reģionā starp sabrukušajiem dobumiem, ko rada intensīva ultraskaņa, un beztaras ūdeni. Zelta nanostruktūru morfoloģija ir nanoribas ar platumu 30–50 nm un vairāku mikrometru garumu. Šīs lentes ir ļoti elastīgas un var saliekt ar leņķiem, kas lielāki par 90°. Ja glikozi aizstāj ar ciklodekstrīnu, glikozes oligomēru, iegūst tikai sfēriskas zelta daļiņas, kas liecina, ka glikoze ir būtiska, virzot morfoloģiju uz lenti.

Sonochemical nano-gold sintēzes paraugs

Prekursoru materiāli, ko izmanto, lai sintezētu ar citrātu pārklātus AuNP, ietver HAuCl4, nātrija citrātu un destilētu ūdeni. Lai sagatavotu paraugu, pirmais solis bija HAuCl4 izšķīdināšana destilētā ūdenī ar koncentrāciju 0,03 M. Pēc tam HAuCl4 šķīdumu (2 ml) pa pilienam pievienoja 20 ml 0,03 M nātrija citrāta ūdens šķīduma. Maisīšanas fāzes laikā šķīdumā 5 minūtes ar skanošo jaudu 17,9 W·cm tika ievietota augsta blīvuma ultraskaņas zonde (20 kHz) ar ultraskaņas ragu2
(sal. ar Dhabey at al. 2020)

Zelta nanobelta sintēze, izmantojot ultraskaņu

Ultrasoniski sintezēti zelta nanobelti ar viena kristāliska morfoloģiju.Atsevišķus cristalline nanobeltus (skatīt TEM attēlu pa kreisi) var sintezēt, apstrādājot HAuCl4 ūdens šķīdumu ar ultraskaņu α-D-glikozes klātbūtnē kā reagens. Sonoķīmiski sintezēto zelta nanobeltu vidējais platums ir no 30 līdz 50 nm un vairāku mikrometru garums. Ultraskaņas reakcija zelta nanobeltu ražošanai ir vienkārša, ātra un izvairās no toksisku vielu lietošanas. (sal. ar Zhang et al, 2006)

Virsmaktīvās vielas, lai ietekmētu zelta NPs sonoķīmisko sintēzi

Intensīvas ultraskaņas pielietošana ķīmiskās reakcijās ierosina un veicina konversiju un ražu. Lai iegūtu vienotu daļiņu izmēru un noteiktas mērķa formas / morfoloģijas, virsmaktīvo vielu izvēle ir kritisks faktors. Spirtu pievienošana arī palīdz kontrolēt daļiņu formu un izmēru. Piemēram, a-d-glikozes klātbūtnē galvenās reakcijas HAuCl ūdens sonolīzes procesā4 kā attēlots šādos vienādojumos (1-4):
(1) H2 O —> H∙ + OH∙
(2) sugar —> pyrolysis radicals
(3) ĀIII + reducing radicals —> Au0
(4) nAu0 —> AuNP (nanobelts)
(sal. ar Zhao et al., 2014)

Sonochemical reaktors rūpnieciskām reakcijām, piemēram, sintēzei un katalīzei, ko uzlabo augstas intensitātes ultraskaņa.

Ultraskaņas ķīmiskā reaktora iestatīšana MSR-4 ar 4x 4kW ultrasonikatori (kopā 16kW ultraskaņas jauda) rūpnieciskās ražošanas procesiem.

Zondes tipa ultrasonikatoru jauda

Ultraskaņas zondes tipa ierīce sonoķīmiskām reakcijām, piemēram, zelta nanodaļiņu sintēzei, izmantojot Turkevich metodi vai sonolīzi (no apakšas uz augšu).Ultraskaņas zondes vai sonotrodes (ko sauc arī par ultraskaņas ragiem) nodrošina augstas intensitātes ultraskaņu un akustisko kavitāciju ļoti koncentrētā veidā ķīmiskos šķīdumos. Šī precīzi kontrolējamā un efektīvā jaudas ultraskaņas pārraide nodrošina uzticamus, precīzi kontrolējamus un reproducējamus apstākļus, kur var uzsākt, pastiprināt un pārslēgt ķīmiskās reakcijas ceļus. Turpretī ultraskaņas vanna (pazīstama arī kā ultraskaņas tīrītājs vai tvertne) nodrošina ultraskaņu ar ļoti zemu jaudas blīvumu un nejauši sastopamiem kavitācijas plankumiem lielā šķidruma tilpumā. Tas padara ultraskaņas vannas neuzticamas jebkādām sonochemical reakcijām.
"Ultraskaņas tīrīšanas vannām ir jaudas blīvums, kas atbilst nelielai daļai no tā, ko rada ultraskaņas rags. Tīrīšanas vannu izmantošana sonoķīmijā ir ierobežota, ņemot vērā, ka ne vienmēr tiek sasniegts pilnīgi viendabīgs daļiņu izmērs un morfoloģija. Tas ir saistīts ar ultraskaņas fizisko ietekmi uz nukleāciju un augšanas procesiem. (González-Mendoza et al. 2015)

Ultraskaņas Nano-Gold sintēzes priekšrocības

  • vienkārša viena katla reakcija
  • augsta efektivitāte
  • Drošs
  • ātrs process
  • zemas izmaksas
  • lineārā mērogojamība
  • videi draudzīga, zaļā ķīmija

Augstas veiktspējas ultrasonikatori zelta nanodaļiņu sintēzei

Hielscher Ultrasonics piegādā spēcīgus un uzticamus ultraskaņas procesorus nanodaļiņu, piemēram, zelta un citu cēlmetālu nanostruktūru, sonoķīmiskai sintēzei (sono-sintēzei). Ultraskaņas uzbudinājums un dispersija palielina masas pārnesi neviendabīgās sistēmās un veicina atomu klasteru mitrināšanu un turpmāku nukleāciju, lai nogulsnētu nano-daļiņas. Nanodaļiņu ultraskaņas sintēze ir vienkārša, rentabla, bioloģiski saderīga, reproducējama, ātra un droša metode.
Hielscher Ultrasonics piegādā spēcīgus un precīzi kontrolējamus ultraskaņas procesorus nano izmēra struktūru veidošanai, piemēram, nanosheres, nanorods, nanobelts, nano-lentes, nanoclusters, kodola apvalka daļiņas utt.
Lasiet vairāk par magnētisko nanodaļiņu ultraskaņas sintēzi!
Mūsu klienti augstu vērtē Hielscher digitālo ierīču viedās funkcijas, kas ir aprīkotas ar inteliģentu programmatūru, krāsainu skārienekrānu, automātisku datu protokolēšanu iebūvētā SD kartē un piedāvā intuitīvu izvēlni lietotājam draudzīgai un drošai darbībai.
Aptverot pilnu jaudas diapazonu no 50 vatiem rokas ultrasonikatori laboratorijai līdz 16 000 vatiem jaudīgas rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas, Hielscher ir ideāls ultraskaņas iestatījums jūsu pieteikumam. Sonochemical iekārtas sērijveida un nepārtrauktai inline ražošanai caurplūdes reaktoros ir viegli pieejamas jebkurā stenda un rūpnieciskā izmērā. Hielscher ultraskaņas aparātu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:

Partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamās ierīces
1 līdz 500 ml 10 līdz 200 ml/min UP100H
10 līdz 2000 ml 20 līdz 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 02 līdz 4 l/min UIP2000hdT
10 līdz 100L 2 līdz 10L/min UIP4000hdT
n.p. 10 līdz 100L/min UIP16000
n.p. Lielāku kopa UIP16000

Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!

Jautājiet vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo veidlapu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.






Ultraskaņas augstas bīdes homogenizatori tiek izmantoti laboratorijā, stendā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā apstrādē.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus sajaukšanas lietojumiem, dispersijai, emulgācijai un ekstrakcijai laboratorijā, izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā.

Literatūra / Atsauces


Augstas veiktspējas ultraskaņa! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru, sākot no kompaktā laboratorijas ultraskaņas aparāta virs stenda vienībām līdz pilnībā rūpnieciskām ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.

Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.

Sazināsimies.