Síntese Sono-Eletroquímica de Nanopartículas

A síntese eletroquímica de nanopartículas promovida por ultra-sons é uma via altamente eficaz e eficiente em termos de custos para produzir nanopartículas de alta qualidade em grande escala. A síntese sono-eletroquímica, também conhecida como sonoelectrodeposição, permite preparar nanoestruturas de vários materiais e formas.

Síntese Sonoelectroquímica e Sonoelectrodeposição de Nanopartículas

A síntese sonoelectroquímica ou sonoelectrodeposição é uma técnica utilizada para produzir nanopartículas metálicas aplicando ultra-sons de alta potência durante o processo de eletrodeposição, a fim de promover a transferência de massa das nanopartículas em crescimento na superfície do cátodo e na solução circundante.
Para a síntese sonoelectroquímica ou sonoelectrodeposição de nanopartículas, os efeitos da sonoquímica são combinados com o processo de eletrodeposição. Os efeitos sonoelectroquímicos das potentes ondas de ultra-sons e a cavitação acústica resultante nas reacções químicas são causados por temperaturas e pressões muito elevadas e respectivos diferenciais, que se desenvolvem no interior e em torno das bolhas de cavitação em colapso. Ao combinar a sonoquímica com a eletroquímica, a sonoelectroquímica oferece efeitos combinados, tais como a transferência de massa, a limpeza das superfícies dos eléctrodos, a desgaseificação da solução, bem como o aumento das taxas de reação. No seu conjunto, a síntese sonoelectroquímica de nanopartículas (sonoelectrodeposição) distingue-se pelo elevado rendimento de nanopartículas de alta qualidade, que podem ser produzidas em condições suaves num processo rápido e económico. Os parâmetros do processo de sonoelectroquímica e sonoelectrodeposição permitem influenciar o tamanho e a morfologia das partículas.
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Como funciona a Síntese Sonoelectroquímica / Sonoelectrodeposição?

A configuração básica de um sistema de sonoelectrodeposição para a síntese sonoelectroquímica de nanopartículas é bastante simples. A única diferença entre uma configuração de sonoelectrodeposição e uma configuração de eletrodeposição é o facto de se utilizar uma ou mais sondas ultra-sónicas como elétrodo(s) do sistema de sonoelectrodeposição. A sonda ultra-sónica funciona como elétrodo de trabalho para sintetizar nanopartículas metálicas. Um dos principais efeitos de condução dos ultra-sons na sonoelectrodeposição é o aumento da transferência de massa entre o elétrodo (cátodo e/ou ânodo) e a solução circundante.
Uma vez que os parâmetros do processo de síntese sonoelectroquímica e de sonoelectrodeposição podem ser controlados e ajustados com precisão, podem ser sintetizadas nanopartículas de tamanho e forma controlados. A síntese sonoelectroquímica e a sonoelectrodeposição são aplicáveis a uma vasta gama de nanopartículas metálicas e complexos nanoestruturados.

As vantagens da síntese sonoelectroquímica de nanopartículas

O grupo de investigação da NTNU do Prof. Islam e do Prof. Pollet resume no seu artigo de investigação (2019) as principais vantagens da produção sonoelectroquímica de nanopartículas da seguinte forma: “(i) um grande aumento do transporte de massa perto do elétrodo, alterando assim a taxa e, por vezes, o mecanismo das reacções electroquímicas, (ii) uma modificação da morfologia da superfície através de jactos de cavitação na interface elétrodo-eletrólito, causando geralmente um aumento da área da superfície e (iii) uma diminuição da espessura da camada de difusão do elétrodo e, por conseguinte, a depleção de iões.” (Islam et al. 2019)

Sondas e Reactores Electroquímicos de Alto Desempenho

A Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro experiente de longa data para sistemas de ultra-sons de alto desempenho em sonoquímica e sonoelectroquímica. Fabricamos e distribuímos sondas e reactores ultra-sónicos de última geração, que são utilizados em todo o mundo para aplicações pesadas em ambientes exigentes. Para sonoelectroquímica e sonoelectrodeposição, a Hielscher desenvolveu sondas ultra-sónicas, reactores e isoladores especiais. As sondas ultra-sónicas actuam como cátodo e/ou ânodo, enquanto as células do reator ultrassónico proporcionam as condições ideais para as reacções electroquímicas. Os eléctrodos e células ultra-sónicos estão disponíveis para sistemas galvânicos / voltaicos e electrolíticos.

Amplitudes controláveis com precisão para resultados óptimos

Todos os processadores ultra-sónicos da Hielscher são controlados com precisão e, por isso, são cavalos de batalha fiáveis em R&D e produção. A amplitude é um dos parâmetros cruciais do processo que influenciam a eficiência e a eficácia das reacções induzidas sonoquimicamente e sonomecanicamente. Todos os produtos Hielscher Ultrasonics’ permitem o ajuste preciso da amplitude. Os processadores ultra-sónicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas e fornecer a intensidade ultra-sónica necessária para aplicações sono-electroquímicas exigentes. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7.
Os ajustes precisos da amplitude e a monitorização permanente dos parâmetros do processo ultrassónico através de um software inteligente dão-lhe a possibilidade de influenciar a reação sonoelectroquímica com precisão. Durante cada execução de sonicação, todos os parâmetros ultra-sônicos são automaticamente gravados em um cartão SD embutido, de modo que cada execução pode ser avaliada e controlada. Sonicação óptima para reacções sonoelectroquímicas mais eficientes!
Todo o equipamento é construído para ser utilizado 24 horas por dia, 7 dias por semana, 365 dias por ano, em plena carga, e a sua robustez e fiabilidade fazem dele o cavalo de batalha do seu processo eletroquímico. Isto faz do equipamento ultrassónico da Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável que satisfaz os requisitos do seu processo sonoelectroquímico.

Qualidade mais elevada – Concebido e fabricado na Alemanha

Sendo uma empresa familiar, a Hielscher dá prioridade aos mais elevados padrões de qualidade para os seus processadores ultra-sónicos. Todos os ultrassons são concebidos, fabricados e exaustivamente testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez e a fiabilidade do equipamento ultrassónico da Hielscher fazem dele um cavalo de batalha na sua produção. O funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total e em ambientes exigentes é uma caraterística natural das sondas e reactores ultra-sónicos de alto desempenho da Hielscher.

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