Osadzanie sonoelektrochemiczne

Osadzanie sonoelektrochemiczne jest techniką syntezy, która łączy sonochemię i elektrochemię, do wysoce wydajnej i przyjaznej dla środowiska produkcji nanomateriałów. Znana jako szybka, prosta i skuteczna, sonoelektrochemiczne osadzanie pozwala na kontrolowaną kształtem syntezę nanocząstek i nanokompozytów.

Sonoelektrodepozycja nanocząstek

Do sonoelektrodepozycji (także sonoeletrochemicznego osadzania, sonochemicznego galwanizowania, lub sonochemicznego elektrodeponowania) w celu syntezy nanocząstek, jako elektrody stosuje się jedną lub dwie sondy ultradźwiękowe (sonotrody lub rogi). Metoda sonoelektrochemicznego osadzania jest wysoce wydajna, a także prosta i bezpieczna w obsłudze, co pozwala na syntezę nanocząstek i nanostruktur w dużych ilościach. Dodatkowo, osadzanie sonoelektrochemiczne jest procesem intensyfikowanym, co oznacza, że sonikacja przyspiesza proces elektrolizy, dzięki czemu reakcja może przebiegać w bardziej wydajnych warunkach.
Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy do zawiesin znacznie zwiększa procesy przenoszenia masy dzięki makroskopowym strumieniom i mikroskopowym międzyfazowym siłom kawitacyjnym. Na elektrodach ultradźwiękowych (sono-elektrodach), wibracja i kawitacja ultradźwiękowa w sposób ciągły usuwa produkty reakcji z powierzchni elektrody. Poprzez usunięcie wszelkich osadów pasywujących, powierzchnia elektrody jest stale dostępna dla syntezy nowych cząstek.
Kawitacja generowana ultradźwiękami sprzyja powstawaniu gładkich i jednolitych nanocząstek, które są homogenicznie rozmieszczone w fazie ciekłej.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Elektrodepozycja ultradźwiękowa jest wysoce wydajną metodą wytwarzania nanocząstek i materiałów nanostrukturalnych.

2x procesory ultradźwiękowe z sondami, które pełnią rolę elektrod, czyli katody i anody. Drgania i kawitacja ultradźwiękowa sprzyjają procesom elektrochemicznym.

Ten film ilustruje pozytywny wpływ ultradźwięków z elektrodą bezpośrednią na prąd elektryczny. Wykorzystano w nim homogenizator ultradźwiękowy Hielscher UP100H (100 Watt, 30kHz) z elektrochemią-upiększeniem i tytanową elektrodą/sonotrodą. W wyniku elektrolizy rozcieńczonego kwasu siarkowego powstaje gazowy wodór i gazowy tlen. Ultrasonizacja zmniejsza grubość warstwy dyfuzyjnej na powierzchni elektrody i poprawia transfer masy podczas elektrolizy.

Sonoelektrochemia - ilustracja wpływu ultradźwięków na elektrolizę wsadową

Sonochemiczna elektrodepozycja

  • nanocząstki
  • nanocząstki typu core-shell
  • Podłoże dekorowane nanocząstkami
  • nanostruktury
  • nanokompozyty
  • powłoki

Sonoelektrochemiczne osadzanie nanocząstek

Sono-elektrochemiczna produkcja wodoru na katodzie ultradźwiękowej.Kiedy pole ultradźwiękowe jest stosowane do ciekłego elektrolitu, różnorodne zjawiska kawitacji ultradźwiękowej, takie jak strumień akustyczny i mikrostrumieniowanie, fale uderzeniowe, wzmocnienie przenoszenia masy z/do elektrody i oczyszczanie powierzchni (usuwanie warstw pasywacyjnych) sprzyjają procesom elektrodepozycji / galwanizacji. Korzystny wpływ sonikacji na elektrodepozycję / galwanizację został już wykazany dla wielu nanocząstek, w tym nanocząstek metalicznych, nanocząstek półprzewodnikowych, nanocząstek typu core-shell i nanocząstek domieszkowanych.
Sonochemicznie osadzone nanocząstki metali takich jak Cr, Cu i Fe wykazują znaczny wzrost twardości, podczas gdy Zn wykazuje zwiększoną odporność na korozję.
Mastai i wsp. (1999) zsyntetyzowali nanocząstki CdSe metodą sonoelektrochemicznego osadzania. Regulacja różnych parametrów elektrodepozycji i ultradźwięków pozwala na modyfikację wielkości kryształów nanocząstek CdSe od amorficznych w skali X do 9 nm (faza sfalerytowa).

Ashassi-Sorkhabi i Bagheri (2014) wykazali zalety sono-elektrochemicznej syntezy polipirolu (PPy) na stali St-12 w środowisku kwasu szczawiowego techniką galwanostatyczną przy gęstości prądu 4 mA/cm2. Bezpośrednie zastosowanie ultradźwięków o niskiej częstotliwości przy użyciu ultradźwiękowca UP400S doprowadziło do uzyskania bardziej zwartych i jednorodnych struktur powierzchniowych polipirolu. Wyniki badań wykazały, że odporność powłokowa (Rcoat), odporność korozyjna (Rcorr) i odporność Warburga próbek przygotowanych ultradźwiękowo były wyższe niż próbek nieultrasonicznie syntetyzowanych. Obrazy skaningowej mikroskopii elektronowej wizualizowały pozytywny wpływ ultradźwięków podczas elektrodepozycji na morfologię cząstek: Wyniki pokazują, że w wyniku syntezy sonoelektrochemicznej uzyskuje się silnie przylegające i gładkie powłoki polipirolu. Porównując wyniki sonoelektrodepozycji z konwencjonalną elektrodepozycją, widać wyraźnie, że powłoki przygotowane metodą sonoelektrochemii mają wyższą odporność na korozję. Sonikacja ogniwa elektrochemicznego powoduje zwiększenie transferu masy oraz aktywację powierzchni elektrody roboczej. Efekty te w znacznym stopniu przyczyniają się do wysokowydajnej, wysokiej jakości syntezy polipirolu.

Ultradźwiękowo elektrodeponowana powłoka polipirolu na stali St-12.

Obrazy SEM (a) powłok PPy i (b) powłok polipirolu osadzonych metodą sonoelektrochemiczną (PPy-US) na stali St-12 (powiększenie 7500×)
(opracowanie i zdjęcia: © Ashassi-Sorkhabi i Bagheri, 2014)

Osadzanie sono-elektrochemiczne jest wysoce wydajną metodą syntezy nanocząstek i materiałów nanostrukturalnych.

Elektrodepozycja sonochemiczna pozwala na wytworzenie nanocząstek, nanocząstek typu core-shell, nośników pokrytych nanocząstkami oraz materiałów nanostrukturalnych.
(zdjęcie i opracowanie: ©Islam et al. 2019)

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Sonoelektrochemiczne osadzanie nanokompozytów

Połączenie ultradźwięków z elektrodepozycją jest skuteczne i pozwala na łatwą syntezę nanokompozytów.
Kharitonov i wsp. (2021) zsyntetyzowali nanokompozytowe powłoki Cu-Sn-TiO2 metodą sonochemicznej elektrodepozycji z kąpieli szczawiowej zawierającej dodatkowo 4 g/dm3 TiO2 pod wpływem mieszania mechanicznego i ultradźwiękowego. Obróbkę ultradźwiękową przeprowadzono za pomocą ultradźwiękowca UP200Ht firmy Hielscher przy częstotliwości 26 kHz i mocy 32 W/dm3. Wyniki wykazały, że mieszanie ultradźwiękowe zmniejsza aglomerację cząstek TiO2 i pozwala na osadzanie gęstych nanokompozytów Cu-Sn-TiO2. W porównaniu z konwencjonalną agitacją mechaniczną, powłoki Cu-Sn-TiO2 osadzone pod wpływem sonikacji charakteryzują się większą jednorodnością i gładszą powierzchnią. W sonikowanych nanokompozytach większość cząstek TiO2 była osadzona w matrycy Cu-Sn. Wprowadzenie mieszania ultradźwiękowego poprawia rozkład powierzchniowy nanocząstek TiO2 i utrudnia agregację.
Wykazano, że nanokompozytowe powłoki Cu-Sn-TiO2 utworzone metodą elektrodepozycji wspomaganej ultradźwiękami wykazują doskonałe właściwości przeciwdrobnoustrojowe wobec bakterii E. coli.

Elektrodepozycja sonochemiczna jest stosowana do wytwarzania nanomateriałów, takich jak powłoki z ditlenku miedziowo-cynowo-tytanowego (Cu-Sn-TiO2). W badaniach jako urządzenie ultradźwiękowe wykorzystano ultradźwiękowiec UP200Ht firmy Hielscher.

Obrazy SEM sono-elektrochemicznie osadzonych powłok Cu-Sn-TiO2 przy gęstości prądu katodowego 0,5 A/dm2 i 1,0 A/dm2.
(opracowanie i zdjęcia: © Kharitonov et al., 2021)

Elektrody ultradźwiękowe poprawiają efektywność, wydajność i stopień konwersji w procesach elektrochemicznych.

Sonda ultradźwiękowa działa jak elektroda. Fale ultradźwiękowe sprzyjają reakcjom elektrochemicznym, co skutkuje poprawą efektywności, większą wydajnością i szybszym tempem konwersji.
Sonoelektrochemia znacznie poprawia procesy elektrodepozycji.

Wysokowydajne urządzenia sonoelektrochemiczne

Hielscher Ultrasonics dostarcza wysokiej klasy urządzenia ultradźwiękowe do niezawodnego i wydajnego sono-elektrodepozycji / sonoelectroplatingu nanomateriałów. Zakres produktów obejmuje systemy ultradźwiękowe o wysokiej mocy, sono-elektrody, reaktory i komórki dla aplikacji osadzania sono-elektrochemicznego.

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Sonoelektrochemiczny reaktor inline z sondą ultradźwiękową UIP2000hdT do elektrodepozycji nanocząstek

Sonda ultradźwiękowa UIP2000hdT pełni rolę elektrody w układzie sonoelektrochemicznym do syntezy nanocząstek.

Ten film ilustruje pozytywny wpływ ultradźwięków z elektrodą bezpośrednią na prąd elektryczny w układzie elektrolizera H-Cell. Wykorzystano w nim homogenizator ultradźwiękowy Hielscher UP100H (100 Watt, 30kHz) z elektrochemią-upiększeniem i tytanową elektrodą/sonotrodą. W wyniku elektrolizy rozcieńczonego kwasu siarkowego powstaje gazowy wodór i gazowy tlen. Ultrasonizacja zmniejsza grubość warstwy dyfuzyjnej na powierzchni elektrody i poprawia transfer masy podczas elektrolizy.

Sonoelektrochemia - ilustracja wpływu ultradźwięków na elektrolizę komórek H.



Literatura / materiały źródłowe


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.