Sonoelectrochemická depozícia

Sonoelectrochemická depozícia je technika syntézy, ktorá kombinuje sonochémiu a elektrochémiu pre vysoko efektívnu a ekologickú výrobu nanomateriálov. Známe ako rýchle, jednoduché a efektívne, sonoelectrochemická depozícia umožňuje tvarovo riadenú syntézu nanočastíc a nanokompozitov.

Sono-elektróda nanočastíc

Pre sonoelectrodepozíciu (tiež sonoeletrochemická depozícia, sonochemické galvanické pokovovanie alebo sonochemická elektróda) s cieľom syntézy nanočastíc sa ako elektródy používajú jedna alebo dve ultrazvukové sondy (sonotródy alebo rohy). Metóda sonoelectrochemickej depozície je vysoko efektívna, ako aj jednoduchá a bezpečná na obsluhu, čo umožňuje syntetizovať nanočastice a nanoštruktúry vo veľkých množstvách. Okrem toho je sonoelectrochemická depozícia intenzívnym procesom, čo znamená, že sonikácia urýchľuje proces elektrolýzy, takže reakcia môže prebiehať za účinnejších podmienok.
Použitie výkonového ultrazvuku na suspenzie významne zvyšuje procesy prenosu hmoty v dôsledku makroskopického prúdenia a mikroskopických medzifázových kavitačných síl. Na ultrazvukových elektródach (sono-elektródy) ultrazvukové vibrácie a kavitácia nepretržite odstraňujú reakčné produkty z povrchu elektródy. Odstránením akýchkoľvek pasivačných depozícií je povrch elektródy nepretržite dostupný pre syntézu nových častíc.
Kavitácia generovaná ultrazvukom podporuje tvorbu hladkých a rovnomerných nanočastíc, ktoré sú homogénne distribuované v kvapalnej fáze.

Žiadosť o informácie





Ultrazvuková elektróda je vysoko efektívna metóda výroby nanočastíc a nanoštruktúrovaných materiálov.

2x ultrazvukové procesory so sondami, ktoré pôsobia ako elektródy, t.j. katóda a anóda. Ultrazvukové vibrácie a kavitácia podporujú elektrochemické procesy.

Toto video ilustruje pozitívny vplyv ultrazvuku priamej elektródy na elektrický prúd. Používa ultrazvukový homogenizátor Hielscher UP100H (100 Watts, 30 kHz) s vylepšením elektrochémie a titánovou elektródou / sonotródou. Elektrolýza zriedenej kyseliny sírovej produkuje vodíkový plyn a kyslíkový plyn. Ultrazvukom znižuje hrúbku difúznej vrstvy na povrchu elektródy a zlepšuje prenos hmoty počas elektrolýzy.

Sono-Electro-Chemistry - ilustrácia vplyvu ultrazvuku na dávkovú elektrolýzu

Sonochemická elektróda

  • nanočastice
  • nanočastice s jadrom a plášťom
  • Podpora zdobená nanočasticami
  • nanoštruktúry
  • nanokompozity
  • povlaky

Sonoelectrochemická depozícia nanočastíc

Sono-elektrochemická výroba vodíka na ultrazvukovej katóde.Keď sa ultrazvukové pole aplikuje na kvapalný elektrolyt, rôzne ultrazvukové kavitačné javy, ako je akustické prúdenie a mikroprúdenie, rázové vlny, zlepšenie prenosu hmoty z / na elektródu a čistenie povrchu (odstránenie pasivačných vrstiev) podporujú procesy elektrodepozície / galvanického pokovovania. Priaznivé účinky sonikácie na elektródovanie / galvanické pokovovanie už boli preukázané u mnohých nanočastíc, vrátane kovových nanočastíc, polovodičových nanočastíc, nanočastíc jadra a plášťa a dopovaných nanočastíc.
Sonochemicky elektrousadenzované mettalické nanočastice, ako sú Cr, Cu a Fe, vykazujú významné zvýšenie tvrdosti, zatiaľ čo Zn vykazuje zvýšenú odolnosť proti korózii.
Mastai et al. (1999) syntetizovali nanočastice CdSe prostredníctvom sonoelectrochemickej depozície. Úpravy rôznych elektródových a ultrazvukových parametrov umožňujú modifikovať veľkosť kryštálov nanočastíc CdSe z röntgenového amorfného až do 9 nm (sfaleritová fáza).

Ashassi-Sorkhabi a Bagheri (2014) demonštrovali výhody sono-elektrochemickej syntézy polypyrrolu (PPy) na oceli St-12 v médiu kyseliny šťaveľovej pomocou galvanostatickej techniky s prúdovou hustotou 4 mA/cm2. Priama aplikácia nízkofrekvenčného ultrazvuku pomocou ultrasonicatora UP400S viedla k kompaktnejším a homogénnejším povrchovým štruktúram polypyrolu. Výsledky ukázali, že odolnosť povlaku (Rcoat), odolnosť proti korózii (Rcorr) a Warburgova odolnosť ultrazvukom pripravených vzoriek boli vyššie ako u ultrazvukom syntetizovaného polypyrolu. Obrázky skenovacej elektrónovej mikroskopie vizualizovali pozitívne účinky ultrazvuku počas elektródy na morfológiu častíc: Výsledky ukazujú, že sonoelectrochemická syntéza poskytuje silne priľnavé a hladké povlaky polypyrolu. Pri porovnaní výsledkov sono-elektro-depozície s konvenčnou elektrodepozíciou je zrejmé, že povlaky pripravené sonoelectrochemickou metódou majú vyššiu odolnosť proti korózii. Sonikácia elektrochemického článku vedie k zvýšenému prenosu hmoty a aktivácii povrchu pracovnej elektródy. Tieto účinky významne prispievajú k vysoko účinnej a kvalitnej syntéze polypyrolu.

Ultrazvukovo elektrodepositovaný polypyrrolový povlak na oceli St-12.

SEM snímky (a) PPy a (b) sonoelectrochemiálnych nanesených polypyrrolových (PPy-US) povlakov na oceli St-12 (zväčšenie 7500×)
(štúdia a obrázky: © Ashassi-Sorkhabi a Bagheri, 2014)

Sono-elektrochemická depozícia je vysoko účinná metóda syntézy nanočastíc a nanoštruktúrovaných materiálov.

Sonochemická elektróda umožňuje vyrábať nanočastice, nanočastice jadrového plášťa, podporu potiahnutú nanočasticami a nanoštruktúrované materiály.
(obrázok a štúdia: ©Islam et al. 2019)

Žiadosť o informácie





Sonoelectrochemická depozícia nanokompozitov

Kombinácia ultrazvuku s elektrodepozíciou je účinná a umožňuje jednoduchú syntézu nanokompozitov.
Kharitonov et al. (2021) syntetizovali nanokompozitné Cu-Sn-TiO2 povlaky sonochemickou elektrodepozíciou z kúpeľa kyseliny šťaveľovej dodatočne obsahujúcej 4 g/dm3 TiO2 pri mechanickom a ultrazvukovom miešaní. Ultrazvukové ošetrenie bolo vykonané s Hielscher ultrasonicator UP200Ht pri frekvencii 26 kHz a výkone 32 W / dm3. Výsledky ukázali, že ultrazvukové miešanie znižuje aglomeráciu častíc TiO2 a umožňuje ukladanie hustých nanokompozitov Cu-Sn-TiO2. V porovnaní s konvenčným mechanickým miešaním sa povlaky Cu-Sn-TiO2 nanášané pri sonikácii vyznačujú vyššou homogenitou a hladším povrchom. V sonikovaných nanokompozitoch bola väčšina častíc TiO2 vložená do Cu-Sn matrice. Zavedenie ultrazvukového miešania zlepšuje povrchovú distribúciu nanočastíc TiO2 a bráni agregácii.
Je preukázané, že nanokompozitné Cu-Sn-TiO2 povlaky tvorené ultrazvukom asistovanou elektródou vykazujú vynikajúce antimikrobiálne vlastnosti proti baktériám E. coli.

Sonochemická elektróda sa používa na výrobu nanomateriálov, ako sú povlaky medi, cínu-oxidu titaničitého (Cu–Sn–TiO2). V štúdii bol Hielscher ultrasonicator UP200Ht použitý ako ultrazvukové zariadenie.

SEM snímky sono-elektrochemicky uložených povlakov Cu–Sn–TiO2 pri hustote katodického prúdu 0,5 A/dm2 a 1,0 A/dm2.
(štúdia a obrázky: © Kharitonov et al., 2021)

Ultrazvukové elektródy zlepšujú účinnosť, výnos a konverzný pomer elektrochemických procesov.

Ultrazvuková sonda funguje ako elektróda. Ultrazvukové vlny podporujú elektrochemické reakcie vedúce k vyššej účinnosti, vyšším výnosom a rýchlejším konverzným pomerom.
Sonoelectrochemistry výrazne zlepšuje procesy elektródy.

Vysoko výkonné sonoelectrochemické zariadenia

Hielscher Ultrasonics dodáva vysoko výkonné ultrazvukové zariadenie pre spoľahlivú a efektívnu sono-elektródovú pozíciu / sonogalováciu nanomateriálov. Produktový rad zahŕňa vysokovýkonné ultrazvukové systémy, sono-elektródy, reaktory a články pre vašu sono-elektrochemickú depozičnú aplikáciu.

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Sonoelektrchemický inline reaktor s ultrazvukovou sondou UIP2000hdT pre elektródové umiestnenie nanočastíc

Sonda ultrasonicatora UIP2000hdT pôsobí ako elektróda v sonoelectrochemickom nastavení pre syntézu nanočastíc.

Toto video ilustruje pozitívny vplyv ultrazvuku priamej elektródy na elektrický prúd v nastavení elektrolyzéra H-Cell. Používa ultrazvukový homogenizátor Hielscher UP100H (100 Watts, 30 kHz) s vylepšením elektrochémie a titánovou elektródou / sonotródou. Elektrolýza zriedenej kyseliny sírovej produkuje vodíkový plyn a kyslíkový plyn. Ultrazvukom znižuje hrúbku difúznej vrstvy na povrchu elektródy a zlepšuje prenos hmoty počas elektrolýzy.

Sono-Electro-Chemistry - Ilustrácia vplyvu ultrazvuku na elektrolýzu H-článkov



Literatúra/referencie


Vysoko výkonné ultrazvukom! Hielscherov sortiment pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatora cez bench-top jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.