ZnO Nanostruktūras, kas audzētas ar ultraskaņas sintēzi

Ultraskaņas nanodaļiņu sintēze ir ieguvusi arvien lielāku uzmanību, pateicoties tās spējai ražot nanomateriālus ar kontrolētu izmēru, morfoloģiju un kristāliskumu vieglas reakcijas apstākļos. Šī metode izmanto akustisko kavitāciju, lai radītu lokalizētu augstu temperatūru un spiedienu, veicinot pastiprinātu nukleāciju un nanodaļiņu augšanu. Salīdzinot ar parastajām sintēzes metodēm, ultraskaņas sintēze piedāvā tādas priekšrocības kā ātrs reakcijas ātrums, mērogojamība un spēja precīzi noregulēt strukturālās īpašības, mainot reakcijas parametrus.

Mēs izmantojam ZnO nanostruktūru sintēzi kā piemēru, lai izceltu ultraskaņas nanodaļiņu sintēzes priekšrocības ar modificētām struktūrām. Morales-Flores et al. (2013) pētījums pēta sonoķīmiskās sintēzes lomu ZnO nanostruktūru morfoloģijas kontrolē. Izmantojot Hielscher zondes tipa sonikatoru UP400St (400 vati, 24 kHz), pētnieki demonstrēja, kā reakcijas apstākļu variācijas, īpaši pH, ietekmē ZnO nanostruktūru galīgo morfoloģiju, strukturālās īpašības un fotoluminiscences uzvedību.

Eksperimentālā iestatīšana – ZnO nanodaļiņu sintēze, izmantojot ultraskaņu

Cinka acetāta ūdens šķīdumi (0, 068 M) tika pakļauti ultraskaņas apstarošanai ar 40 W izkliedētu jaudu zem argona plūsmas. Reakcijas pH tika koriģēts no 7 līdz 10, izmantojot amonija hidroksīdu (NH4OH), būtiski ietekmējot sintezēto ZnO struktūru morfoloģiju. Sonoķīmiskais process izraisīja akustisko kavitāciju, radot lokalizētus augstas temperatūras un augsta spiediena apstākļus, kas veicināja ZnO nukleāciju un augšanu.

pH ietekme uz morfoloģiju un strukturālajām īpašībām

Skenēšanas elektronu mikroskopija (SEM) atklāja atšķirīgas morfoloģijas dažādos pH līmeņos:

• pH 7,0: Stieņveida ZnO nanostruktūru veidošanās (86 nm platums, 1182 nm garums) ar jauktu ZnO/Zn(OH)2 fāzi.
• pH 7,5–8,0: Pāreja uz slīpētu stieņu un kausa gala stieņiem (~250–430 nm garums, 135–280 nm platums).
• pH 9,0: Vārpstveida ZnO nanostruktūras (~256 nm garums, 95 nm platums) ar augstu mikrocelmu.
• pH 10,0: Vienveidīgi slīpēti nanobāri (~407 nm garums, 278 nm platums) ar samazinātu defektu blīvumu.

Ultrasoniski sintezētu ZnO nanostruktūru SEM mikrografi, kas audzēti pie a) pH 7, b) pH 7,5, c) pH 8, d) pH 9,
un e) reakcijas maisījuma pH 10.
(Pētījums un attēli: ©Flores-Morales et al., 2013)

X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of hexagonal wurtzite ZnO for pH > 7, with enhanced crystallinity and grain growth at higher pH values.

Optiskās īpašības un defektu kontrole

Telpas temperatūras fotoluminiscences (PL) analīze izcēla divas galvenās emisijas joslas:

• Ultravioletā emisija (~380 nm): Tuvās joslas malas ekscitoniskās pārejas.
• Redzamā emisija (~580 nm): saistīta ar strukturāliem defektiem, piemēram, skābekļa vakancēm un intersticiāliem defektiem.

Proti, pH līmeņa paaugstināšana noveda pie augstākas ar defektiem saistītas emisijas intensitātes līdz pH 9, kas skaidrojams ar palielinātu virsmas laukumu un režģa nepilnībām. Tomēr pie pH 10 defektu emisiju intensitāte samazinājās, jo samazinājās virsmas un režģa defekti.

“Dažādu morfoloģiju ZnO nanostruktūras var izgatavot ar cinka acetāta ultraskaņas hidrolīzi ūdens šķīdumā, kontrolējot tā hidrolīzes ātrumu ar pH korekciju. Lai gan šķīdums pH 7 vai zemāks rada netīras ZnO nanostruktūras, kas sajauktas ar Zn(OH)2 fāzi, augstākas reakcijas maisījuma pH vērtības rada ZnO nanostruktūras tīrā sešstūra fāzē. Kontrolējot šķīduma pH līmeni starp 7,5 un 10, varētu radīt fāzes tīras ZnO nanostruktūras ar dažādu morfoloģiju un kontrolēt to strukturālo un virsmas defektu koncentrāciju. Ir pierādīts, ka mazjaudas ultraskaņas izmantošana ZnO nanostruktūru ķīmiskajai sintēzei efektīvi.”
Flores-Morales et al., 2013

Šis pētījums ilustrē ultraskaņas apstarošanas dziļo ietekmi, izmantojot UP400St uz ZnO nanostruktūras sintēzi. Noregulējot pH, pētnieki veiksmīgi modulēja morfoloģiju, kristāliskumu un defektu blīvumu. Atklājumi izceļ sonoķīmisko metožu potenciālu pielāgotai nanodaļiņu sintēzei, piedāvājot ceļus pielietojumam optoelektronikā un katalīzē.

Iegūstiet labāko ultraskaņas apstrādātāju savai nanodaļiņu sintēzei

Hielscher zondes tipa ultraskaņas aparāti ir slaveni ar savu jaudu, uzticamību, precizitāti un lietotājdraudzīgumu, padarot tos par ideālu izvēli nanodaļiņu sintēzei. Ar vismodernākajām tehnoloģijām un robustu inženieriju šie ultraskaņas procesori piedāvā nepārspējamu kontroli pār sonochemical reakcijām, nodrošinot reproducējamību un efektivitāti. Piemēram, UP400St nodrošina precīzu enerģijas ievadi un pielāgojamus iestatījumus, ļaujot pētniekiem pielāgot sintēzes apstākļus optimālai nanodaļiņu morfoloģijai un kristāliskumam. Neatkarīgi no tā, vai tas ir paredzēts laboratorijas mēroga pētījumiem vai rūpnieciskiem lietojumiem, Hielscher ultraskaņas apstrādātāji garantē augstu veiktspēju un ērtu lietošanu, nostiprinot viņu reputāciju kā labāko izvēli sonochemical sintēzei.
Izmantojiet ultraskaņas spēku nanodaļiņu sintēzei!
 

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.

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

Caution: Video "duration" is missing