Síntese Sono-Eletroquímica de Nanopartículas

A síntese eletroquímica ultrasonicamente promovida das nanopartículas é uma rota altamente eficaz e econômica para produzir nanopartículas de alta qulaidade em grande escala. A síntese sono-eletroquímica, também conhecida como sonoeleição, permite preparar nanoestruturas de vários materiais e formas.

Síntese Sonoeletrônica e Sonoeição de Nanopartículas

A síntese sonoetroquímica ou sonoeposição é uma técnica usada para produzir nanopartículas metálicas que aplicam ultrassom de alta potência durante o processo de eletrodeposição, a fim de promover a transferência em massa de nanopartículas em crescimento na superfície do cátodo e na solução circundante.
Para a síntese sonoeletrônica ou sonoeição de nanopartículas, os efeitos da sonoquímica são combinados com o processo de eletrodeposição. Os efeitos sonoelétricos de poderosas ondas de ultrassom e a cavitação acústica resultante em reações químicas são causados por temperaturas muito altas, pressões e seus respectivos diferenciais, que se desenvolvem dentro e ao redor das bolhas de cavitação em colapso. Ao combinar sonoquímica com eletroquímica, a sonoeletristria oferece efeitos associados, como melhora a transferência de massa, limpeza superficial das superfícies do eletrodo, desgaseamento da solução, bem como aumento das taxas de reação. Ao todo, a síntese de nanopartículas sonoetroquímicas (sonoeletrínsa) se destaca por altos rendimentos de nanopartículas de alta qualidade, que podem ser produzidas sob condições leves em um processo rápido e econômico. Os parâmetros de processo da sonoeletristria e sonoeletroideposição permitem influenciar o tamanho das partículas e a morfologia.

Sonoelectrochemical system with electrically isolated ultrasonic probe as electrode for nanoparticle synthesis

Eletrodo sonoeletroquímico para síntese de nanopartículas (sonoeletrína)

Vantagens da Síntese de NP Sonoeletrônica

  • Altamente eficaz
  • Aplicável a muitos materiais e estruturas
  • processo rápido
  • Processo "Um pote"
  • condições brandas
  • barato
  • seguro e fácil de operar

Pedido de informação





Como funciona a síntese sonoeletrônica/ sonoeleição?

A configuração básica de um sistema de sonoeleição para síntese de nanopartículas sonoelétrica é bastante simples. A única diferença entre uma configuração de sonoeleição e uma configuração de eletrodeposição é o fato de que para os eletrodos(s) do sistema de sonoeleição, as sondas ultrassônicas são usadas. A sonda ultrassônica funciona como eletrodo de trabalho para sintetizar nanopartículas metálicas. Um dos principais efeitos de condução do ultrassom na sonoeletrista é o aumento da transferência de massa entre o eletrodo (cátodo e/ou ânodo) e a solução circundante.
Uma vez que os parâmetros de processo da síntese sonoetroquímica e da sonoeletrose podem ser precisamente controlados e ajustados, nanopartículas de tamanho e forma controladas podem ser sintetizadas. A síntese sonoetroquímica e a sonoeletroideposição são aplicáveis a uma ampla gama de nanopartículas metálicas e complexos nanoestruturados.

As vantagens da síntese de nanopartículas sonoelétricas

O grupo de pesquisa NTNU do Prof. Islam e Prof. Pollet retomam em seu artigo de pesquisa (2019) as principais vantagens da produção sonoetroquímica de nanopartículas como a seguir: "(i) um grande aprimoramento no transporte de massa perto do eletrodo, alterando assim a taxa, e às vezes o mecanismo das reações eletroquímicas, (ii) uma modificação da morfologia superficial através de jatos de cavitação na interface eletrodo-eletrotrólitos , geralmente causando um aumento da área da superfície e (iii) um afinamento da espessura da camada de difusão do eletrodo e, portanto, esgotamento da ion." (Islam et al. 2019)

Exemplos de nanopartículas sintetizadas com sucesso via Rota Esteletrópica de Sono

  1. nanopartículas metálicas
  2. nanopólas de alusão e semicondutores
  3. nanopartículas poliméricas
  4. nanocompósitos

tal como

  • nanopartículas de cobre (Cu) (NPs)
  • magnetita (Fe3O4) NPs
  • NPs de liga de tungstênio-cobalto (W-Co)
  • nanocomparbrações de zinco (Zn)
  • nanorods de ouro (Au)
  • Ferromagnético Fe45Pt55 Nps
  • pontos quânticos de cádmio (CdTe)
  • nanorods de chumbo (PbTe)
  • dissulfeto de Moleglicida em forma de fullerene (MoS2)
  • nanopartículas polianilina (PA)
  • poli (N-metilanilina) (PNMA) condução de polímero
  • nanotubos de carbono polipiro/multiparques de carbono (MWCNTs)/nanocompettos de chitosano
Sonoelectrochemical synthesis of nanoparticles (electrodeposition)

As sondas dos processadores ultrassônicos UIP2000hdT (2000 watts, 20kHz) atuam como eletrodos para a sonoeletristaposição de nanopartículas

Sondas eletroquímicas e reatores de alto desempenho

Hielscher Ultrasonics é seu parceiro experiente de longa data para sistemas ultrassônicos de alto desempenho em sonoquímica e sonoeletrônica. Fabricamos e distribuímos sondas ultrassônicas de última geração e reatores, que são usados em todo o mundo para aplicações pesadas em ambientes exigentes. Para sonoeletristria e sonoeletrônica, Hielscher desenvolveu sondas ultrassônicas especiais, reatores e isoladores,. As sondas ultrassônicas atuam como cátodo e/ou ânodo, enquanto as células do reator ultrassônico fornecem as condições ideais para reações eletroquímicas. Eletrodos e células ultrassônicas estão disponíveis para sistemas galvânicos/voltaicos, bem como eletrolíticos.

Amplitudes controláveis precisas para resultados ótimos

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Todos os processadores ultrassônicos Hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis em R&D e produção. A amplitude é um dos parâmetros de processo cruciais que influenciam a eficiência e eficácia das reações sonoraquimicamente e sonomecanicamente induzidas. Todos os Ultrassônicos Hielscher’ os processadores permitem a configuração precisa da amplitude. Os processadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas e fornecer a intensidade ultrassônica necessária para aplicações sono-eletrocrâmicas exigentes. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7.
Configurações de amplitude precisas e o monitoramento permanente dos parâmetros do processo ultrassônico via software inteligente dão-lhe a possibilidade de influenciar a reação sonoeletrônica com precisão. Durante cada execução de sônica, todos os parâmetros ultrassônicos são automaticamente registrados em um cartão SD embutido, para que cada execução possa ser avaliada e controlada. Sonicação ideal para as reações sonoeletrônicas mais eficientes!
Todos os equipamentos são construídos para o uso 24/7/365 sob carga total e sua robustez e confiabilidade fazem dele o cavalo de trabalho em seu processo eletroquímico. Isso faz do equipamento ultrassônico da Hielscher uma ferramenta de trabalho confiável que preenche seus requisitos de processo sonoeletrônico.

Alta Qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e completamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. Robustez e confiabilidade do equipamento ultrassônico de Hielscher fazem dele um cavalo de trabalho em sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes exigentes, é uma característica natural das sondas e reatores ultrassônicos de alto desempenho da Hielscher.

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Sonoelectrochemical inline reactor with ultrasonic probe UIP2000hdT for the electrodeposition of nanoparticles

A sonda do ultrassônico UIP2000hdT atua como eletrodo em uma configuração sonoelétrica para síntese de nanopartículas.

Literatura / Referências



Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

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