Sonoelektrochemická syntéza nanočastíc

Ultrazvukom podporovaná elektrochemická syntéza nanočastíc je vysoko účinný a nákladovo efektívny spôsob výroby vysokokvalitných nanočastíc vo veľkom meradle. Sonoelektrochemická syntéza, známa aj ako sonoelektrodepozícia, umožňuje pripravovať nanoštruktúry z rôznych materiálov a rôznych tvarov.

Sonoelektrochemická syntéza a sonoelektrodepozícia nanočastíc

Sonoelektrochemická syntéza alebo sonoelektrodepozícia je technika používaná na výrobu kovových nanočastíc aplikovaním vysokovýkonného ultrazvuku počas procesu elektrodepozície s cieľom podporiť prenos látky rastúcich nanočastíc na povrchu katódy a v okolitom roztoku.
Pri sonoelektrochemickej syntéze alebo sonoelektrodepozícii nanočastíc sa účinky sonochémie kombinujú s procesom elektrodepozície. Sonoelektrochemické účinky silných ultrazvukových vĺn a výslednej akustickej kavitácie na chemické reakcie sú spôsobené veľmi vysokými teplotami, tlakmi a ich príslušnými rozdielmi, ktoré vznikajú v kolabujúcich kavitačných bublinách a v ich okolí. Kombináciou sonochémie s elektrochémiou poskytuje sonoelektrochémia súhrnné účinky, ako sú zlepšený prenos látky, čistenie povrchov elektród, odplyňovanie roztoku a zvýšené reakčné rýchlosti. Sonoelektrochemická syntéza nanočastíc (sonoelektrodepozícia) tak celkovo vyniká vysokými výťažkami vysokokvalitných nanočastíc, ktoré možno vyrábať za miernych podmienok rýchlym a nákladovo efektívnym procesom. Procesné parametre sonoelektrochémie a sonoelektrodepozície umožňujú ovplyvňovať veľkosť a morfológiu častíc.
Prečítajte si viac o sonoelektrochemickej depozícii nanočastíc a nanoštruktúrovaných materiálov!
Zistite, ako elektrolytické získavanie kovov podporované ultrazvukom prináša vyššie výťažky a nižšie procesné náklady!

Ako funguje sonoelektrochemická syntéza / sonoelektrodepozícia?

Základné usporiadanie sonoelektrodepozičného systému na sonoelektrochemickú syntézu nanočastíc je pomerne jednoduché. Jediným rozdielom medzi sonoelektrodepozičnou a elektrodepozičnou zostavou je skutočnosť, že ako elektróda alebo elektródy sonoelektrodepozičného systému sa používa ultrazvuková sonda alebo sondy. Ultrazvuková sonda funguje ako pracovná elektróda na syntézu kovových nanočastíc. Jedným z hlavných účinkov ultrazvuku, ktoré podporujú sonoelektrodepozíciu, je zvýšený prenos látky medzi elektródou (katódou a/alebo anódou) a okolitým roztokom.
Keďže procesné parametre sonoelektrochemickej syntézy a sonoelektrodepozície možno presne riadiť a nastavovať, možno syntetizovať nanočastice s riadenou veľkosťou a tvarom. Sonoelektrochemická syntéza a sonoelektrodepozícia sú použiteľné pre širokú škálu kovových nanočastíc a nanoštruktúrovaných komplexov.

Výhody sonoelektrochemickej syntézy nanočastíc

Výskumná skupina prof. Islama a prof. Polleta na NTNU vo svojom výskumnom článku (2019) zhŕňa hlavné výhody sonoelektrochemickej výroby nanočastíc takto: „(i) výrazné zvýšenie prenosu látky v blízkosti elektródy, čím sa mení rýchlosť a niekedy aj mechanizmus elektrochemických reakcií, (ii) zmena morfológie povrchu pôsobením kavitačných mikroprúdov na rozhraní elektródy a elektrolytu, ktorá zvyčajne spôsobuje zväčšenie plochy povrchu, a (iii) zmenšenie hrúbky difúznej vrstvy elektródy, a teda ochudobnenie o ióny.“ (Islam et al. 2019)

Vysokovýkonné elektrochemické sondy a reaktory

Hielscher Ultrasonics je vaším partnerom s dlhoročnými skúsenosťami s vysokovýkonnými ultrazvukovými systémami pre sonochémiu a sonoelektrochémiu. Vyrábame a distribuujeme najmodernejšie ultrazvukové sondy a reaktory, ktoré sa na celom svete používajú na aplikácie s vysokým zaťažením v náročných prostrediach. Pre sonoelektrochémiu a sonoelektrodepozíciu spoločnosť Hielscher vyvinula špeciálne ultrazvukové sondy, reaktory a izolátory. Ultrazvukové sondy pôsobia ako katóda a/alebo anóda, zatiaľ čo ultrazvukové reaktorové články poskytujú optimálne podmienky pre elektrochemické reakcie. Ultrazvukové elektródy a články sú dostupné pre galvanické / voltaické aj elektrolytické systémy.

Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky

Všetky ultrazvukové procesory Hielscher sú presne regulovateľné, a preto predstavujú spoľahlivé pracovné nástroje vo výskume a vývoji aj vo výrobe. Amplitúda je jedným z rozhodujúcich procesných parametrov, ktoré ovplyvňujú účinnosť a efektívnosť sonochemicky a sonomechanicky vyvolaných reakcií. Všetky procesory Hielscher Ultrasonics umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy a poskytovať požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné sonoelektrochemické aplikácie. Amplitúdy až do 200µm možno bez problémov nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7.
Presné nastavenie amplitúdy a neustále monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu pomocou inteligentného softvéru vám umožňujú presne ovplyvňovať sonoelektrochemickú reakciu. Počas každého sonikačného cyklu sa všetky ultrazvukové parametre automaticky zaznamenávajú na zabudovanú SD kartu, takže každý cyklus možno vyhodnotiť a kontrolovať. Optimálna sonikácia pre najefektívnejšie sonoelektrochemické reakcie!
Všetky zariadenia sú skonštruované na používanie 24/7/365 pri plnom zaťažení a ich robustnosť a spoľahlivosť z nich robia spoľahlivý pracovný nástroj vo vašom elektrochemickom procese. Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú tak spoľahlivými pracovnými nástrojmi, ktoré spĺňajú požiadavky vášho sonoelektrochemického procesu.

Najvyššia kvalita – navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinná spoločnosť, ktorú vlastní a riadi rodina, kladie Hielscher pri svojich ultrazvukových procesoroch dôraz na najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sa navrhujú, vyrábajú a dôkladne testujú v našom sídle v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukových zariadení Hielscher z nich robia spoľahlivé pracovné nástroje vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou vlastnosťou vysokovýkonných ultrazvukových sond a reaktorov Hielscher.

Kontaktujte nás teraz a povedzte nám o požiadavkách vášho elektrochemického procesu! Odporučíme vám najvhodnejšie ultrazvukové elektródy a usporiadanie reaktora!