Sonochemistry: Note de aplicare

Sonochemistry este efectul cavitației cu ultrasunete asupra sistemelor chimice. Datorită condițiilor extreme care apar în cavitaționale “Punct fierbinte”, ultrasunetele de putere sunt o metodă foarte eficientă pentru a îmbunătăți rezultatul reacției (randament mai mare, calitate mai bună), conversia și durata unei reacții chimice. Unele modificări chimice pot fi realizate numai sub sonicare, cum ar fi stratul de staniu de dimensiuni nano din titan sau aluminiu.

Găsiți mai jos o selecție de particule și lichide cu recomandări conexe, cum să tratați materialul pentru a măcina, dispersa, deaglomera sau modifica particulele folosind un omogenizator cu ultrasunete.

Găsiți mai jos câteva protocoale de sonicare pentru reacții sonochimice de succes!

În ordine alfabetică:

α-epoxicetone – Reacție de deschidere a inelului

Aplicație cu ultrasunete:
Deschiderea inelului catalitic al α-epoxicetonelor a fost efectuată folosind o combinație de metode cu ultrasunete și fotochimice. 1-benzil-2,4,6-trifenilpiridiniu tetrafluoroborat (NBTPT) au fost utilizate ca fotocatalizator. Prin combinația de sonicare (sonochimie) și fotochimie a acestor compuși în prezența NBTPT, deschiderea inelului epoxidic a fost realizat. Sa demonstrat că utilizarea ultrasunetelor a crescut semnificativ rata reacției fotoinduse. Ecografia poate afecta grav deschiderea inelului fotocatalitic al α-epoxicetonelor, predominant datorită transferului eficient de masă al reactanților și stării excitate a NBTPT. De asemenea, are loc transferul de electroni între speciile active din acest sistem omogen folosind sonicare
mai rapid decât sistemul fără sonicare. Randamentele mai mari și timpii de reacție mai scurți sunt avantajele acestei metode.

Deschiderea inelului fotocatalitic asistat cu ultrasunete a α-epoxicetonelor (studiu și grafic: ©Memarian et al 2007)

Protocol sonicare:
α-epoxicetonele 1a-f și 1-benzil-2,4,6-trifenilpiridiniu tetrafluoroborat 2 au fost preparate conform procedurilor raportate. Metanolul a fost achiziționat de la Merck și distilat înainte de utilizare. Dispozitivul cu ultrasunete utilizat a fost un UP400S sondă cu ultrasunete-dispozitiv de la Hielscher Ultrasonics GmbH. Un corn de imersie cu ultrasunete S3 (cunoscut și sub numele de sondă sau sonotrode) care emite ultrasunete 24 kHz la niveluri de intensitate reglabile până la densitatea maximă a puterii sonice de 460Wcm^-2 a fost folosit. Sonicare a fost efectuată la 100% (amplitudine maximă 210μm). Sonotrode S3 (adâncimea maximă de scufundare de 90mm) a fost scufundat direct în amestecul de reacție. Iradierile UV au fost efectuate folosind o lampă cu mercur de înaltă presiune de 400W de la Narva cu răcirea probelor în sticlă Duran. Cel ¹H spectrele RMN ale amestecului de fotoproduse au fost măsurate în CDCl₃ soluții conținând tetrametilsilan (TMS) ca standard intern pe un Bruker drx-500 (500 MHz). Cromatografia în strat preparativ (PLC) a fost efectuată pe 20 × 20cm² plăci acoperite cu un strat de 1 mm de silicagel Merck PF₂₅₄ se prepară prin aplicarea siliciului sub formă de suspensie și uscarea în aer. Toate produsele sunt cunoscute și datele lor spectrale au fost raportate mai devreme.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S cu corn ultrasonic S3
Referință/ Lucrare de cercetare:
Memarian, Hamid R.; Saffar-Teluri, A. (2007): Deschiderea inelului catalitic fotoonochimic al α-epoxicetonelor. Jurnalul Beilstein de Chimie Organică 3/2, 2007.

Catalizator aluminiu/nichel: Nano-structurarea aliajului Al/Ni

Aplicație cu ultrasunete:
Particulele Al/Ni pot fi modificate sonochimic prin nanostructurarea aliajului inițial Al/Ni. Therbey, un catalizator eficient pentru hidrogenarea acetofenonei este produs.
Prepararea cu ultrasunete a catalizatorului Al / Ni:
5g de aliaj comercial Al / Ni au fost dispersate în apă purificată (50ml) și sonicated până la 50 min. cu sonda cu ultrasunete tip sonicator UIP1000hd (1kW, 20kHz) echipat cu corn cu ultrasunete BS2d22 (zona capului de 3.8 cm²) și rapelul B2-1.8. Intensitatea maximă a fost calculată la 140 Wcm⁻² la amplitudine mecanică de 106μm. Pentru a evita creșterea temperaturii în timpul sonicare experimentul a fost efectuat într-o celulă termostatică. După sonicare, eșantionul a fost uscat sub vid cu un pistol de căldură.
Recomandarea dispozitivului:
UIP1000hd cu sonotrode BS2d22 și corn de rapel B2–1.2
Referință/ Lucrare de cercetare:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V .; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): Activarea sonochimică a catalizatorului de hidrogenare Al/Ni. Materiale funcționale avansate 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

Transesterificarea biodieselului folosind catalizatorul MgO

Aplicație cu ultrasunete:
Reacția de transesterificare a fost studiată sub amestecare constantă cu ultrasunete cu sonicator UP200S pentru diferiți parametri, ar fi cantitatea de catalizator, raportul molar de metanol și ulei, temperatura de reacție și durata reacției. Experimentele pe loturi au fost efectuate într-un reactor din sticlă dură (300 ml, diametru intern de 7 cm) cu capac împământat cu două gâturi. Un gât a fost conectat cu sonotrod de titan S7 (diametrul vârfului 7 mm) a procesorului cu ultrasunete UP200S (200W, 24kHz). Amplitudinea ultrasunetelor a fost stabilită la 50% cu 1 ciclu pe secundă. Amestecul de reacție a fost sonicated pe tot parcursul timpului de reacție. Celălalt gât al camerei reactorului a fost prevăzut cu un condensator personalizat, răcit cu apă, din oțel inoxidabil, pentru a repune în flux metanolul evaporat. Întregul aparat a fost plasat într-o baie de ulei la temperatură constantă controlată de un regulator de temperatură derivat integral proporțional. Temperatura poate fi ridicată până la 65°C cu o precizie de ±1°C. Uleiul uzat, 99,9% metanol pur au fost folosite ca material pentru transesterificarea biodieselului. Fumul depus de MgO (panglică de magneziu) a fost folosit ca un catalizator.
Un rezultat excelent al conversiei a fost obținut la 1,5% wt% catalizator; Raport molar ulei metanol 5:1 la 55°C, o conversie de 98,7% a fost obținută după 45 min.
Recomandarea dispozitivului:
UP200S cu sonotrode cu ultrasunete S7
Referință/ Lucrare de cercetare:
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S .; Renganathan, S .; Sivakumar, P.(): Studii privind producția de biodiesel sono-chimic folosind catalizator Nano MgO depus de fum. Buletin de inginerie a reacțiilor chimice & Cataliza 8/ 2, 2013. 89 – 96.

Sinteza nanocompozitelor cadmiu (II)-tioacetamidă

Aplicație cu ultrasunete:
Nanocompozitele cadmiu(II)-tioacetamidă au fost sintetizate în prezența și absența alcoolului polivinilic pe cale sonochimică. Pentru sinteza sonochimică (sono-sinteză), 0,532 g acetat de cadmiu (II) dihidrat (Cd(CH3COO)2,2H2O), 0,148 g tioacetamidă (TAA, CH3CSNH2) și 0,664 g iodură de potasiu (KI) au fost dizolvate în 20 ml apă deionizată dublu distilată. Această soluție a fost sonicated cu un ultrasonicator de tip sondă de mare putere UP400S (24 kHz, 400W) la temperatura camerei timp de 1 h. În timpul sonicare a amestecului de reacție temperatura a crescut la 70-80 grade C, măsurată de un termocuplu fier-constantină. După o oră s-a format un precipitat galben strălucitor. A fost izolat prin centrifugare (4.000 rpm, 15 min), spălat cu apă dublu distilată și apoi cu etanol absolut pentru a îndepărta impuritățile reziduale și în final uscat în aer (randament: 0,915 g, 68%). Dec. p.200°C. Pentru prepararea nanocompozitului polimeric, 1,992 g alcool polivinilic au fost dizolvate în 20 ml de apă deionizată dublu distilată și apoi adăugate în soluția de mai sus. Acest amestec a fost iradiat ultrasonically cu sonda cu ultrasunete UP400S timp de 1 h când sa format un produs portocaliu strălucitor.
Rezultatele SEM au demonstrat că, în prezența PVA, dimensiunile particulelor au scăzut de la aproximativ 38 nm la 25 nm. Apoi am sintetizat nanoparticule hexagonale de CdS cu morfologie sferică din descompunerea termică a nanocompozitului polimeric, cadmiu (II)-tioacetamidă / PVA ca precursor. Dimensiunea nanoparticulelor CdS a fost măsurată atât prin XRD cât și prin SEM, iar rezultatele au fost în acord foarte bun între ele.
Ranjbar et al. (2013) au constatat, de asemenea, că nanocompozitul polimeric Cd(II) este un precursor adecvat pentru prepararea nanoparticulelor de sulfură de cadmiu cu morfologii interesante. Toate rezultatele au arătat că sinteza cu ultrasunete poate fi utilizată cu succes ca o metodă simplă, eficientă, ieftină, ecologică și foarte promițătoare pentru sinteza materialelor la scară nanometrică, fără a fi nevoie de condiții speciale, ar fi temperatura ridicată, timpii lungi de reacție și presiunea ridicată.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sinteza și caracterizarea nanocompozitelor cadmiu-tioacetamidă. Int. J. Nanosci. Nanotehnol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO3 – Ultrasonically acoperit cu acid stearic

Aplicație cu ultrasunete:
Acoperire cu ultrasunete a CaCO nano-precipitat₃ (NPCC) cu acid stearic pentru a îmbunătăți dispersia acestuia în polimer și pentru a reduce aglomerarea. 2g de CaCO nanoprecipitat neacoperit₃ (NPCC) a fost sonicated cu sonicator UP400S în etanol 30ml. 9% din greutatea acidului stearic a fost dizolvată în etanol. Etanolul cu acid stearic a fost apoi amestecat cu suspensia sonificată.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S cu sonotrodă cu diametrul de 22 mm (H22D) și celulă de curgere cu manta de răcire
Referință/ Lucrare de cercetare:
Kow, K. W .; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Efectele ultrasunetelor în acoperirea nano-precipitat CaCO3 cu acid stearic. Asia-Pacific Jurnalul de Inginerie Chimică 4/5, 2009. 807-813.

Azotat de ceriu dopat Silan

Aplicație cu ultrasunete:
Panourile din oțel carbon laminate la rece (6,5cm, 6,5cm, 0,3cm; curățate chimic și lustruite mecanic) au fost utilizate ca substraturi metalice. Înainte de aplicarea acoperirii, panourile au fost curățate ultrasonically cu acetonă, apoi curățate cu o soluție alcalină (soluție 0.3mol L1 NaOH) la 60 ° C timp de 10 min. Pentru utilizarea ca grund, înainte de pretratarea substratului, o formulare tipică care include 50 părți de γ-glicidoxipropiltrimetoxisilan (γ-GPS) a fost diluată cu aproximativ 950 părți metanol, în pH 4,5 (ajustat cu acid acetic) și a permis hidroliza silanului. Procedura de preparare a silanului dopat cu pigmenți de azotat de ceriu a fost aceeași, cu excepția faptului că 1, 2, 3% în greutate azotat de ceriu a fost adăugat la soluția de metanol înainte de adăugarea (γ-GPS), apoi această soluție a fost amestecată cu un agitator cu elice la 1600 rpm timp de 30 min. la temperatura camerei. Apoi, azotatul de ceriu care conține dispersii au fost sonicate timp de 30 min la 40 ° C cu o baie de răcire externă. Procesul de ultrasonication a fost efectuat cu ultrasonicator UIP1000hd (1000W, 20 kHz) cu o putere de intrare cu ultrasunete de aproximativ 1 W / ml. Pretratarea substratului a fost efectuată prin clătirea fiecărui panou timp de 100 sec. cu soluția adecvată de silan. După tratament, panourile au fost lăsate să se usuce la temperatura camerei timp de 24 de ore, apoi panourile pretratate au fost acoperite cu un epoxidic tratat cu amină cu două pachete. (Epon 828, Co. coajă) pentru a face grosimea filmului umed de 90μm. Panourile acoperite cu epoxidice au fost lăsate să se vindece timp de 1h la 115°C, după întărirea acoperirilor epoxidice; Grosimea stratului uscat a fost de aproximativ 60μm.
Recomandarea dispozitivului:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Efectele electrochimice ale pretratamentelor silanice care conțin azotat de ceriu asupra proprietăților catodice de dezlipire ale oțelului acoperit cu epoxidice. Jurnalul de Știință și Tehnologie a aderenței 27/22, 2013. 2411–2420.

Cadre cupru-aluminiu: Sinteza cadrelor poroase Cu-Al

Aplicație cu ultrasunete:
Cupru-aluminiu poros stabilizat cu oxid metalic este un nou catalizator alternativ promițător pentru dehidrogenarea propanului, care nu conține metale nobile sau periculoase. Structura aliajului poros oxidat Cu-Al (burete metalic) este similară cu metalele de tip Raney. Ultrasunetele de mare putere sunt un instrument chimic verde pentru sinteza cadrelor poroase cupru-aluminiu stabilizate cu oxid metalic. Acestea sunt ieftine (cost de producție de aproximativ 3 EUR/litru), iar metoda poate fi ușor extinsă. Aceste noi materiale poroase (sau "bureți metalici") au un volum de aliaj și o suprafață oxidată și pot cataliza dehidrogenarea propanului la temperaturi scăzute.
Procedura pentru prepararea catalizatorului cu ultrasunete:
Cinci grame de pulbere de aliaj Al-Cu au fost dispersate în apă ultrapură (50ml) și sonicated timp de 60 min cu sonda Hielscher tip sonicator UIP1000hd (20kHz, max. putere de ieșire 1000W). Dispozitivul de tip sondă cu ultrasunete a fost echipat cu un sonotrode BS2d22 (zona vârfului 3,8cm²) și cornul de rapel B2-1.2. Intensitatea maximă a fost calculată la 57 W/cm² la o amplitudine mecanică de 81μm. În timpul tratamentului, proba a fost răcită într-o baie de gheață. După tratament, proba a fost uscată la 120°C timp de 24 de ore.
Recomandarea dispozitivului:
UIP1000hd cu sonotrode BS2d22 și corn de rapel B2–1.2
Referință/ Lucrare de cercetare:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): Catalizatori noi și eficienți de dehidrogenare a propanului cupru-aluminiu. Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254-12256.

Degradarea fosfatlocianinei de cupru

Aplicație cu ultrasunete:
Decolorarea și distrugerea metaloftalocianinelor
Cupru phathlocyanine este sonicated cu apă și solvenți organici la temperatura ambiantă și presiunea atmosferică în prezența cantității catalitice de oxidant folosind 500W ultrasonicator UIP500hd cu camera pliere-jgheab la un nivel de putere de 37-59 W / cm²: 5 ml de probă (100 mg / l), 50 D / D apă cu choloform și piridină la 60% din amplitudinea ultrasonică. Temperatura de reactie: 20°C.
Recomandarea dispozitivului:
UIP500hd

Aur: Modificarea morfologică a nanoparticulelor de aur

Aplicație cu ultrasunete:
Nanoparticulele de aur au fost modificate morfologic sub iradiere ultrasonică intensă. Pentru a fuziona nanoparticulele de aur într-o structură asemănătoare ganterei, un tratament cu ultrasunete de 20 min. în apă pură și în prezența agenților tensioactivi a fost găsit suficient. După 60 min. de sonicare, nanoparticulele de aur dobândesc o structură asemănătoare viermelui sau inelului în apă. Nanoparticulele topite cu forme sferice sau ovale au fost formate ultrasonically în prezența soluțiilor de dodecil sulfat de sodiu sau dodecil amină.
Protocolul tratamentului cu ultrasunete:
Pentru modificarea cu ultrasunete, soluția de aur coloidal, constând în nanoparticule de aur protejate cu citrat preformate, cu un diametru mediu de 25nm (± 7nm), au fost sonicated într-o cameră reactor închis (aproximativ 50ml volum). Soluția de aur coloidal (0,97 mmol· L^-1) a fost iradiat ultrasonically la intensitate mare (40 W / cm^-2) folosind un ultrasonicator Hielscher UIP1000hdT (20kHz, 1000W) echipat cu un aliaj de titan sonotrode BS2d18 (0.7 inch diametrul vârfului), care a fost scufundat aproximativ 2 cm sub suprafața soluției sonicated. Aurul coloidal a fost gazat cu argon (O₂ < 2 ppmv, aer lichid) 20 min. înainte și în timpul sonicare la o rată de 200 ml·min^-1 pentru a elimina oxigenul din soluție. O porțiune de 35 ml din fiecare soluție de agent tensioactiv fără adăugarea de citrat trisodic dihidrat a fost adăugată de 15 ml de aur coloidal preformat, barbotat cu un gaz argon 20 min. înainte și în timpul tratamentului cu ultrasunete.
Recomandarea dispozitivului:
UIP1000hd cu sonotrod BS2d18 și reactor cu celule de flux
Referință/ Lucrare de cercetare:
Radziuk, D.; Grigoriev,D.; Zhang, W .; Su, D.; Möhwald, H.; Shchukin, D. (2010): Fuziunea asistată cu ultrasunete a nanoparticulelor de aur preformate. Jurnalul de Chimie Fizică C 114, 2010. 1835–1843.

Îngrășământ anorganic – Levigarea Cu, Cd și Pb pentru analiză

Aplicație cu ultrasunete:
Extracția Cu, Cd și Pb din îngrășăminte anorganice în scop analitic:
Pentru extracția cu ultrasunete de cupru, plumb și cadmiu, probele care conțin un amestec de îngrășământ și solvent sunt sonicated cu un dispozitiv cu ultrasunete, ar fi sonicator VialTweeter pentru sonicare indirectă. Probele de îngrășământ au fost sonicate în prezența a 2 ml de 50% (v / v) HNO₃ în tuburi de sticlă timp de 3 minute. Extractele de Cu, Cd și Pb pot fi determinate prin spectrometrie de absorbție atomică în flacără (FAAS).
Recomandarea dispozitivului:
VialTweeter
Referință/ Lucrare de cercetare:
Lima, A. F.; Richter, E. M.; Muñoz, R. A. A. (2011): Metoda analitică alternativă pentru determinarea metalelor în îngrășămintele anorganice bazată pe extracția asistată cu ultrasunete. Jurnalul Societății Braziliene de Chimie 22/ 8. 2011. 1519-1524.

Sinteza latexului

Aplicație cu ultrasunete:
Prepararea latexului P(St-BA)
Particulele de latex de poli(stiren-r-butil acrilat) P(St-BA) au fost sintetizate prin polimerizarea emulsiei în prezența surfactantului DBSA. 1 g de DBSA a fost mai întâi dizolvat în 100 ml de apă într-un balon cu trei gâturi, iar valoarea pH-ului soluției a fost ajustată la 2,0. Monomerii amestecați de 2,80g St și 8,40g BA cu inițiatorul AIBN (0,168g) au fost turnați în soluția DBSA. O / W emulsie a fost preparat prin agitare magnetică timp de 1 h urmată de sonicare cu sonicator UIP1000hd echipat cu corn cu ultrasunete (sondă / sonotrode) pentru încă 30 min. în baie de gheață. În cele din urmă, polimerizarea a fost efectuată la 90 ° C într-o baie de ulei timp de 2 ore sub o atmosferă de azot.
Recomandarea dispozitivului:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Fabricarea filmelor conductoare flexibile derivate din poli(3,4-etilendioxitiofen)epoli(acid stirensulfonic) (PEDOT:PSS) pe substratul țesăturilor nețesute. Chimia și fizica materialelor 143, 2013. 143-148.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre sono-sinteza latexului!

Îndepărtarea plumbului (sono-levigare)

Aplicație cu ultrasunete:
Leșierea cu ultrasunete a plumbului din solul contaminat:
Experimentele de levigare cu ultrasunete au fost efectuate cu un omogenizator cu ultrasunete UP400S cu o sondă sonică din titan (diametru 14mm), care funcționează la o frecvență de 20kHz. Sonda cu ultrasunete (sonotrode) a fost calibrată calorimetric cu intensitatea ultrasonică setată la 51 ± 0,4 W cm^-2 pentru toate experimentele de sono-leșiere. Experimentele de sono-leșiere au fost termostatate folosind o celulă de sticlă cu fund plat la 25 ± 1 ° C. Trei sisteme au fost folosite ca soluții de levigare a solului (0,1L) sub sonicare: 6 ml de 0,3 mol L^-2 soluție de acid acetic (pH 3,24), soluție de acid azotic 3% (v/v) (pH 0,17) și un tampon de acid acetic/acetat (pH 4,79) preparat amestecând 60ml 0f 0,3 mol L^-1 acid acetic cu 19 ml 0,5 mol L^-1 NaOH. După procesul de sono-levigare, probele au fost filtrate cu hârtie de filtru pentru a separa soluția de levigat de sol, urmată de electrodepunerea de plumb a soluției de levigat și digestia solului după aplicarea ultrasunetelor.
Ultrasunetele s-au dovedit a fi un instrument valoros în îmbunătățirea levigatului de plumb din solul poluant. Ecografia este, de asemenea, o metodă eficientă pentru îndepărtarea aproape totală a plumbului levigabil din sol, rezultând un sol mult mai puțin periculos.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S cu sonotrode H14
Referință/ Lucrare de cercetare:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Leșierea cu ultrasunete și tratamentul electrochimic combinate pentru solul de îndepărtare a plumbului. Jurnalul de materiale noi pentru sisteme electrochimice 10, 2007. 195-199.

Pbs – Sinteza nanoparticulelor de sulfură de plumb

Aplicație cu ultrasunete:
La temperatura camerei, 0,151 g acetat de plumb (Pb(CH₃COO)2.3H₂O) și 0,03 g TAA (CH₃CSNH₂) au fost adăugate la 5 ml de lichid ionic, [EMIM] [EtSO]₄] și 15 ml de apă dublu distilată într-un pahar de 50 ml impus iradierii cu ultrasunete cu sonicatorul Hielscher UP200S timp de 7 min. Vârful sondei cu ultrasunete / sonotrode S1 a fost scufundat direct în soluția de reacție. Suspensia de culoare maro închis formată a fost centrifugată pentru a scoate precipitatul și spălată de două ori cu apă dublu distilată și, respectiv, etanol pentru a îndepărta reactivii nereacționați. Pentru a investiga efectul ultrasunetelor asupra proprietăților produselor, a fost pregătită încă o probă comparativă, menținând parametrii de reacție constanți, cu excepția faptului că produsul este preparat la agitare continuă timp de 24 de ore fără ajutorul iradierii cu ultrasunete.
Sinteza asistată cu ultrasunete în lichid ionic apos la temperatura camerei a fost propusă pentru prepararea nanoparticulelor PbS. Această metodă verde la temperatura camerei și inofensivă pentru mediu este rapidă și fără șabloane, ceea ce scurtează remarcabil timpul de sinteză și evită procedurile sintetice complicate. Nanoclusterele așa cum au fost pregătite arată o deplasare albastră enormă de 3,86 eV, care poate fi atribuită dimensiunii foarte mici a particulelor și efectului de confinare cuantică.
Recomandarea dispozitivului:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y .; Khodayari, A. (2008): Pregătirea și caracterizarea facilă și la temperatura camerei a nanoparticulelor PbS în lichidul ionic apos [EMIM][EtSO4] utilizând iradierea cu ultrasunete. Buletinul Societății Coreene de Chimie 29/ 1, 2008. 53-56.

degradarea fenolului

Aplicație cu ultrasunete:
Rokhina et al. (2013) au folosit combinația de acid peracetic (PAA) și catalizator eterogen (MnO)₂) pentru degradarea fenolului într-o soluție apoasă sub iradiere cu ultrasunete. Ultrasonication a fost efectuată folosind un ultrasonicator de tip sondă de 400W UP400S, care este capabil să sonicate fie continuu, fie în modul puls (adică 4 sec. pornit și 2 sec. oprit) la o frecvență fixă de 24 kHz. Puterea totală de intrare calculată, densitatea de putere și intensitatea puterii disipate în sistem au fost de 20 W, 9,5×10^-2 W/cm^-3și 14,3 W/cm^-2Respectiv. Puterea fixă a fost utilizată pe tot parcursul experimentelor. Unitatea de circulație prin imersie a fost utilizată pentru a controla temperatura din interiorul reactorului. Timpul real de sonicare a fost de 4 ore, deși timpul real de reacție a fost de 6 h datorită funcționării în modul pulsat. Într-un experiment tipic, reactorul de sticlă a fost umplut cu 100 ml soluție de fenol (1,05 mM) și doze adecvate de catalizator MnO2 și PAA (2%), variind între 0-2 g L^-1 și, respectiv, 0-150 ppm. Toate reacțiile au fost efectuate la pH neutru, presiune atmosferică și temperatură în cameră (22 ± 1 °C).
Prin ultrasonication, suprafața catalizatorului a fost mărită, rezultând o suprafață de 4 ori mai mare, fără nici o modificare a structurii. Frecvențele cifrei de afaceri (TOF) au crescut de la 7 x 10^-3 până la 12,2 x 10^-3 Min^-1, în comparație cu procesul silențios. În plus, nu a fost detectată nicio scurgere semnificativă a catalizatorului. Oxidarea izotermă a fenolului la concentrații relativ scăzute de reactivi a demonstrat rate ridicate de îndepărtare a fenolului (până la 89%) în condiții ușoare. În general, ultrasunetele au accelerat procesul de oxidare în primele 60 de minute (70% din îndepărtarea fenolului față de 40% în timpul tratamentului silențios).
Recomandarea dispozitivului:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Rokhina, E. V .; Makarova, K .; Lahtinen, M.; Golovina, E. A.; Van As, H.; Virkutyte, J. (2013): MnO asistat cu ultrasunete₂ Homoliza catalizată a acidului peracetic pentru degradarea fenolului: Evaluarea chimiei și cineticii procesului. Jurnalul de inginerie chimică 221, 2013. 476–486.

Fenol: Oxidarea fenolului folosind RuI₃ Ca catalizator

Aplicație cu ultrasunete:
Oxidarea apoasă eterogenă a fenolului peste RuI₃ cu peroxid de hidrogen (H₂O₂): Oxidarea catalitică a fenolului (100 ppm) peste RuI₃ ca un catalizator a fost studiat într-un reactor de sticlă de 100 ml echipat cu un agitator magnetic și un regulator de temperatură. Amestecul de reacție a fost agitat la o viteză de 800 rpm timp de 1-6 ore pentru a asigura o amestecare completă pentru o distribuție uniformă și o suspensie completă a particulelor catalizatorilor. Nici o agitare mecanică a soluției a fost efectuată în timpul sonicare din cauza perturbării cauzate de oscilația bulelor de cavitație și colaps, oferindu-și o amestecare extrem de eficientă. Iradierea cu ultrasunete a soluției a fost efectuată cu un traductor ultrasonic UP400S echipat cu ultrasunete (așa-numitul sonicator de tip sondă), capabil să funcționeze fie continuu, fie într-un mod puls la o frecvență fixă de 24 kHz și o putere maximă de ieșire de 400W.
Pentru experiment, RuI netratat₃ ca catalizator (0,5-2 g L^-1) a fost introdus ca suspensie în mediul de reacție cu adăugarea ulterioară a H2O2 (30%, concentrație în intervalul 200-1200 ppm).
Rokhina et al. a constatat în studiul lor că iradierea cu ultrasunete a jucat un rol proeminent în modificarea proprietăților texturale ale catalizatorului, producând structura microporoasă cu o suprafață mai mare ca urmare a fragmentării particulelor catalizatorului. În plus, a avut un efect promoțional, prevenind aglomerarea particulelor catalizatorului și îmbunătățind accesibilitatea fenolului și a peroxidului de hidrogen la locurile active ale catalizatorului.
Creșterea de două ori a eficienței procesului asistat de ultrasunete în comparație cu procesul de oxidare silențioasă a fost atribuită comportamentului catalitic îmbunătățit al catalizatorului și generării de specii oxidante, cum ar fi •OH, •HO2 și •I₂ prin scindarea legăturilor de hidrogen și recombinarea radicalilor.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Rokhina, E. V .; Lahtinen, M.; Nolte, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009): Oxidarea peroxidului umed al fenolului catalizată de ruteniu eterogen asistată cu ultrasunete. Cataliza B aplicată: Mediu 87, 2009. 162– 170.

Particule Ag/ZnO acoperite cu PLA

Aplicație cu ultrasunete:
Acoperirea PLA a particulelor Ag/ZnO: Micro- și submicroparticulele de Ag/ZnO acoperite cu PLA au fost preparate prin tehnica de evaporare cu solvent de emulsie ulei-în-apă. Această metodă a fost realizată în felul următor. În primul rând, 400 mg de polimer a fost dizolvat în 4 ml de cloroform. Concentrația rezultată de polimer în cloroform a fost de 100 mg/ml. În al doilea rând, soluția de polimer a fost emulsionată în soluție de apă a diferitelor sisteme de agenți tensioactivi (agent de emulsionare, PVA 8-88) sub agitare continuă cu omogenizator la viteza de agitare de 24.000 rpm. Amestecul a fost agitat timp de 5 minute. și în această perioadă emulsia de formare a fost răcită cu gheață. Raportul dintre soluția apoasă de agent tensioactiv și soluția de cloroform de PLA a fost identic în toate experimentele (4:1). Ulterior, emulsia obținută a fost ultra-sonicată de un dispozitiv de tip sondă cu ultrasunete UP400S (400W, 24kHz) timp de 5 min. la ciclul 0,5 și amplitudinea 35%. În cele din urmă, emulsia preparată a fost transferată în balonul Erlenmeyer, agitată, iar solventul organic a fost evaporat din emulsie sub presiune redusă, ceea ce duce în cele din urmă la formarea suspensiei de particule. După îndepărtarea solventului, suspensia a fost centrifugată de trei ori pentru a îndepărta emulgatorul.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): Particule antibacteriene hibride acoperite cu poli (acid L-lactic) sintetizate cu microunde. Nanocon 2011.

Polianilină compozită

Aplicație cu ultrasunete:
Prepararea compozitului nano polianilină autodopat pe bază de apă (SPAni) (Sc-WB)
Pentru a pregăti compozitul SPAni pe bază de apă, 0.3 gr SPAni, sintetizat folosind polimerizarea in situ în mediu ScCO2, a fost diluat cu apă și sonicated timp de 2 minute de un omogenizator cu ultrasunete 1000W UIP1000hd. Apoi, produsul de suspensie a fost omogenizat prin adăugarea matricei de întărire pe bază de apă 125 gr timp de 15 min. și sonicarea finală a fost efectuată la temperatura ambiantă timp de 5 min.
Recomandarea dispozitivului:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Bagherzadeh, M.R.; Mousavinejad, T.; Akbarinezhad, E .; Ghanbarzadeh, A. (2013): Performanța protectoare a acoperirii epoxidice pe bază de apă care conține nanopolianilină autodopată sintetizată ScCO2. 2013.

Hidrocarburi aromatice policiclice: degradarea sonochimică a naftalinei, acenaftilenei și fenantrenului

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru degradarea sonochimică a hidrocarburilor aromatice policiclice (HAP) naftalină, acenaftilenă și fenantren în apă, amestecurile de probe au fost sonicate la 20◦C și 50 μg / l din fiecare HAP țintă (150 μg / l din concentrația inițială totală). Ultrasonication a fost aplicat de un ultrasonicator de tip corn UP400S (400W, 24kHz), care este capabil să funcționeze fie în mod continuu, fie în modul puls. Sonicatorul UP400S a fost echipat cu o sondă de titan H7 cu vârf cu diametrul de 7 mm. Reacțiile au fost efectuate într-un vas de reacție cilindric din sticlă de 200 ml, cu cornul de titan montat pe partea superioară a vasului de reacție și sigilat folosind inele O și o supapă de teflon. Vasul de reacție a fost plasat într-o baie de apă pentru a controla temperatura procesului. Pentru a evita orice reacții fotochimice, vasul a fost acoperit cu folie de aluminiu.
Rezultatele analizei au arătat că conversia HAP-urilor crește odată cu creșterea duratei sonicării.
Pentru naftalină, conversia ultrasonically asistată (puterea cu ultrasunete setată la 150W) a crescut de la 77.6% realizat după 30 min. sonicare la 84.4% după 60 min. sonicare.
Pentru acenaftilenă, conversia asistată ultrasonically (puterea cu ultrasunete setată la 150W) a crescut de la 77.6% realizat după 30 min. sonicare cu 150W putere cu ultrasunete la 84.4% după 60 min. sonicare cu ultrasunete 150W a crescut de la 80.7% realizat după 30 min. sonicare cu 150W putere ultrasunete la 96.6% după 60 min. sonicare.
Pentru fenantren, conversia asistată ultrasonically (puterea cu ultrasunete setată la 150W) a crescut de la 73.8% realizat după 30 min. sonicare la 83.0% după 60 min. sonicare.
Pentru a spori eficiența degradării, peroxidul de hidrogen poate fi utilizat mai eficient atunci când se adaugă ioni feroși. Adăugarea de ioni feroși s-a dovedit a avea efecte sinergetice care simulează o reacție asemănătoare lui Fenton.
Recomandarea dispozitivului:
UP400S cu H7
Referință/ Lucrare de cercetare:
Psillakis, E .; Goula, G.; Kalogerakis, N.; Mantzavinos, D. (2004): Degradarea hidrocarburilor aromatice policiclice în soluții apoase prin iradiere cu ultrasunete. Jurnalul de materiale periculoase B108, 2004. 95–102.

Îndepărtarea stratului de oxid din substraturi

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru a pregăti substratul înainte de creșterea nanofirelor CuO pe substraturi de Cu, stratul de oxid intrinsec de pe suprafața Cu a fost îndepărtat prin ultrasonicating proba în acid clorhidric 0,7 M timp de 2 minute. cu un Hielscher UP200S. Proba a fost curățată ultrasonically în acetonă timp de 5 minute. pentru a îndepărta contaminanții organici, clătit bine cu apă deionizată (DI) și uscat în aer comprimat.
Recomandarea dispozitivului:
UP200S sau UP200St
Referință/ Lucrare de cercetare:
Mashock, M.; Yu, K .; Cui, S.; Mao, S .; Lu, G.; Chen, J. (2012): Modularea proprietăților de detectare a gazelor ale nanofirelor CuO prin crearea de joncțiuni p−n discrete nanodimensionate pe suprafețele lor. Materiale aplicate ACS & Interfețe 4, 2012. 4192-4199.

Experimente de voltammetrie

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru experimente de voltammetrie îmbunătățită cu ultrasunete, a fost folosit un ultrasonicator Hielscher de 200 wați UP200S echipat cu corn de sticlă (vârf cu diametrul de 13 mm). Ecografia a fost aplicată cu o intensitate de 8 W/cm^–2.
Datorită vitezei lente de difuzie a nanoparticulelor în soluții apoase și a numărului mare de centre redox per nanoparticulă, voltametria directă în fază de soluție a nanoparticulelor este dominată de efectele adsorbției. Pentru a detecta nanoparticulele fără acumulare datorată adsorbției, trebuie aleasă o abordare experimentală cu (i) o concentrație suficient de mare de nanoparticule, (ii) electrozi mici pentru a îmbunătăți raportul semnal-sol-sol sau (iii) transport masiv foarte rapid.
Prin urmare, McKenzie et al. (2012) au folosit ultrasunete de putere pentru a îmbunătăți drastic rata de transport în masă a nanoparticulelor către suprafața electrodului. În configurația lor experimentală, electrodul este expus direct la ultrasunete de înaltă intensitate cu distanța electrod-corn de 5 mm și 8 W / cm^–2 Intensitatea sonicare care duce la agitație și curățare cavitațională. Un sistem redox de testare, reducerea cu un electron a Ru (NH3)₆³⁺ în apă 0,1 M KCl, a fost utilizat pentru calibrarea vitezei de transport în masă realizată în aceste condiții.
Recomandarea dispozitivului:
UP200S sau UP200St
Referință/ Lucrare de cercetare:
McKenzie, K. J .; Marken, F. (2001): Electrochimia directă a nanoparticulelor Fe2O3 în soluție apoasă și adsorbită pe oxid de indiu dopat cu staniu. Chimie pură aplicată, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

Sonicatoare pentru reacții sonochimice de la laborator la scară industrială

Hielscher oferă întreaga gamă de ultrasonicators de la omogenizator de laborator portabil până la sonicatoare industriale complete pentru fluxuri de volum mare. Toate rezultatele obținute la scară mică în timpul testării, R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Hielscher sonicators sunt fiabile, robuste și construite pentru funcționare 24/7.
Întrebați-ne cum să evaluați, să optimizați și să scalați procesul! Suntem bucuroși să vă ajutăm în toate etapele – De la primele teste și optimizarea proceselor până la instalarea în linia dvs. de producție industrială!