Sintezë efikase dhe e kontrolluar e nanogrimcave të arit

Nanogrimcat e arit me formë dhe morfologji uniforme mund të sintetizohen në mënyrë efikase nëpërmjet rrugës sonokimike. Reaksioni kimik i promovuar në mënyrë ultrasonike i sintezës së nanogrimcave të arit mund të kontrollohet me saktësi për madhësinë, formën e grimcave (p.sh., nanosferat, nanoshkopinjtë, nanorripat etj.) dhe morfologjinë. Procedura kimike efikase, e thjeshtë, e shpejtë dhe e gjelbër lejon prodhimin e besueshëm të nanostrukturave të arit në shkallë industriale.

Nanogrimcat e arit dhe nanostrukturat

Nanogrimcat e arit dhe strukturat me madhësi nano janë zbatuar gjerësisht në R&D dhe proceset industriale për shkak të vetive unike të arit me madhësi nano, duke përfshirë karakteristikat elektronike, magnetike dhe optike, efektet e madhësisë kuantike, rezonancën e plazmonit sipërfaqësor, aktivitetin e lartë katalitik, vetë-montimin midis vetive të tjera. Fushat e aplikimit për nano-grimcat e arit (Au-NPs) variojnë nga përdorimi si katalizator në prodhimin e pajisjeve nanoelektronike, si dhe përdorimi në imazhe, nano-fotonikë, nanomagnetikë, biosensorë, sensorë kimikë, për optikë dhe teranostikë. aplikimet, shpërndarjen e barnave si dhe përdorime të tjera.

Kërkesë informacioni





Ultrasonication improves the bottom-up synthesis of gold nanoparticles.

Ultrasonikë të tipit sondë si UP400St intensifikojnë sintezën e nanogrimcave të arit. Rruga sonokimike është e thjeshtë, efikase, e shpejtë dhe funksionon me kimikate jo toksike në kushte të buta atmosferike.

Metodat e sintezës së nanogrimcave të arit

Grimcat e arit me nano-strukturë mund të sintetizohen nëpërmjet rrugëve të ndryshme duke përdorur ultratinguj me performancë të lartë. Ultratingulli nuk është vetëm një teknikë e thjeshtë, efikase dhe e besueshme, për më tepër sonikimi krijon kushte për reduktimin kimik të joneve të arit pa agjentë kimikë toksikë ose të ashpër dhe mundëson formimin e nanogrimcave metalike fisnike të morfologjive të ndryshme. Zgjedhja e rrugës dhe trajtimit sonokimik ( i njohur edhe si sonosinteza) lejon prodhimin e nanostrukturave të arit si nanosherë ari, nanoroshe, nanorripa etj. me madhësi dhe morfologji uniforme.
Më poshtë mund të gjeni shtigje të zgjedhura sonokimike për përgatitjen e nanogrimcave të arit.

Metoda e përmirësuar tejzanor Turkevich

Sonicizimi përdoret për të intensifikuar reaksionin e reduktimit të citratit Turkevich si dhe procedurat e modifikuara të Turkevich.
Metoda Turkevich prodhon nanogrimca ari sferike modeste monodisperse me diametër rreth 10-20 nm. Mund të prodhohen grimca më të mëdha, por me koston e monodispersitetit dhe formës. Në këtë metodë, acidi kloroaurik i nxehtë trajtohet me tretësirë citrat natriumi, duke prodhuar ar koloidal. Reagimi Turkevich vazhdon nëpërmjet formimit të nanotelave kalimtare të arit. Këta nanotela ari janë përgjegjës për pamjen e errët të tretësirës së reaksionit përpara se të kthehet në të kuqe rubin.
Fuentes-García etj. (2020), i cili sintetizoi nanogrimcat e arit në mënyrë sonokimike, raporton se është e mundur të prodhohen nanogrimca ari me ndërveprim të lartë përthithjeje duke përdorur ultratinguj si një burim të vetëm energjie, duke reduktuar kërkesat laboratorike dhe duke kontrolluar vetitë duke modifikuar parametra të thjeshtë.
Lee et al. (2012) demonstroi se energjia tejzanor është një parametër kyç për prodhimin e nanogrimcave sferike të arit (AuNP) me madhësi të sintonizueshme prej 20 deri në 50 nm. Sonosinteza nëpërmjet reduktimit të citratit të natriumit prodhon nanogrimca ari sferike monodisperse në tretësirë ujore në kushte atmosferike.

Metoda Turkevich-Frens duke përdorur ultratinguj

Një modifikim i rrugës së reagimit të përshkruar më sipër është metoda Turkevich-Frens, e cila është një proces i thjeshtë me shumë hapa për sintezën e nanogrimcave të arit. Ultratingulli promovon rrugën e reagimit Turkevich-Frens në të njëjtën mënyrë si rruga Turkevich. Hapi fillestar i procesit me shumë hapa Turkevich-Frens, ku reaksionet ndodhin në seri dhe paralelisht, është oksidimi i citratit që jep dikarboksi aceton. Më pas, kripa aurike reduktohet në kripë aurous dhe Au0, dhe kripa aurous është mbledhur në Au0 atomet për të formuar AuNP (shih skemën më poshtë).

Gold nanoparticle synthesis via Turkevich method can be efficiently improved by the application of high-intensity ultrasound (sonochemistry).

Sinteza e nanogrimcave të arit me metodën Turkevich.
skema dhe studimi: ©Zhao et al., 2013

Kjo do të thotë që acetoni dikarboksi që rezulton nga oksidimi i citratit në vend të vetë citratit vepron si stabilizuesi aktual i AuNP në reaksionin Turkevich-Frens. Kripa citrate modifikon gjithashtu pH-në e sistemit, gjë që ndikon në shpërndarjen e madhësisë dhe madhësisë së nanogrimcave të arit (AuNPs). Këto kushte të reaksionit Turkevich-Frens prodhojnë nanogrimca ari pothuajse monodisperse me madhësi grimcash midis 20 dhe 40 nm. Madhësia e saktë e grimcave mund të modifikohet me ndryshimin e pH të tretësirës, si dhe nga parametrat tejzanor. AuNP-të e stabilizuara me citrate janë gjithmonë më të mëdha se 10 nm, për shkak të aftësisë së kufizuar reduktuese të dihidratit të citratit të trisodiumit. Megjithatë, duke përdorur D2O si tretës në vend të H2O gjatë sintezës së AuNP lejon sintetizimin e AuNP me një madhësi grimcash prej 5 nm. Si shtimi i D2O rrit forcën reduktuese të citratit, kombinimi i D2O dhe C6H9Na3O9. (krh. Zhao et al., 2013)

Sonochemical reactors with 2 high-power ultrasound probes (sonotrodes) for improved nanoparticle synthesis on industrial scale.

Reaktorët inline sonokimikë lejojnë një sintezë të kontrolluar saktësisht të nanogrimcave (p.sh., AuNP) në shkallë industriale. Fotografia tregon dy Ultrasonikë UIP1000hdT (1kW, 20kHz). me qeliza rrjedhëse.

Protokolli për Rrugën Sonochemical Turkevich-Frens

Për të sintetizuar nanogrimcat e arit në një procedurë nga poshtë lart me metodën Turkevich-Frens, 50 ml acid kloroaurik (HAuCl4), 0,025 mM hidhet në një gotë qelqi 100 mL, në të cilën 1 mL tretësirë ujore 1,5% (w/v) e citratit të trisodiumit (Na3Ct) shtohet nën ultratinguj në temperaturën e dhomës. Ultratingulli u krye në 60W, 150W dhe 210W. Pastaj nje3Ct/HAuCl4 raporti i përdorur në mostra është 3:1 (w/v). Pas ultrazërit, tretësirat koloidale treguan ngjyra të ndryshme, vjollcë për 60 W dhe rubin-e kuqe për mostrat 150 dhe 210 W. Përmasa më të vogla dhe grupe më sferike të nanogrimcave të arit u prodhuan duke rritur fuqinë e sonikimit, sipas karakterizimit strukturor. Fuentes-García etj. (2021) tregojnë në hetimet e tyre ndikimin e fortë të rritjes së tingullit në madhësinë e grimcave, strukturën poliedrike dhe vetitë optike të nanogrimcave të arit të sintetizuara në mënyrë sonokimike dhe kinetikën e reagimit për formimin e tyre. Të dyja, nanogrimcat ari me madhësi 16nm dhe 12nm mund të prodhohen me një procedurë sonokimike të përshtatur. (Fuentes-García et al., 2021)

Gold nanoparticles can be efficiently synthesized via sonochemical route.

(a,b) imazhi TEM dhe (c) shpërndarja e madhësisë së nanogrimcave të arit të sintetizuara në mënyrë sonokimike (AuNPs)
Foto dhe studim: © Dheyab et al., 2020.

Ultrasonically stirred reactor for sonochemical applications including bottom-up nanoparticle synthesis, catalytic reactions and many other.

Reaktor i trazuar tejzanor me ultrasonicator UP200St për sintezën e intensifikuar të nanopartikulave (sonosinteza).

Sonoliza e Nanogrimcave të Arit

Një metodë tjetër për gjenerimin eksperimental të grimcave të arit është me sonolizë, ku ekografia aplikohet për sintezën e grimcave të arit me diametër nën 10 nm. Në varësi të reagentëve, reaksioni sonolitik mund të kryhet në mënyra të ndryshme. Për shembull, sonikimi i një tretësire ujore të HAuCl4 me glukozë, radikalet hidroksil dhe radikalet e pirolizës së sheqerit veprojnë si agjentë reduktues. Këto radikale formohen në rajonin ndërfaqësor midis zgavrave në kolaps të krijuara nga ultratingulli intensiv dhe ujit në masë. Morfologjia e nanostrukturave të arit janë nanoribona me gjerësi 30–50 nm dhe gjatësi disa mikrometra. Këto shirita janë shumë fleksibël dhe mund të përkulen me kënde më të mëdha se 90°. Kur glukoza zëvendësohet nga ciklodekstrina, një oligomer i glukozës, fitohen vetëm grimca ari sferike, duke sugjeruar se glukoza është thelbësore në drejtimin e morfologjisë drejt një fjongo.

Protokolli Shembull për Sintezën Sonokimike Nano-Ari

Materialet pararendëse të përdorura për sintetizimin e AuNP-ve të veshura me citrate përfshijnë HAuCl4, citrat natriumi dhe ujë të distiluar. Për të përgatitur kampionin, hapi i parë përfshinte shpërbërjen e HAuCl4 në ujë të distiluar me përqendrim 0,03 M. Më pas, tretja e HAuCl4 (2 mL) iu shtua pika-pika në 20 mL tretësirë ujore 0,03 M citrat natriumi. Gjatë fazës së përzierjes, një sondë tejzanor me densitet të lartë (20 kHz) me një bri tejzanor u fut në tretësirë për 5 minuta me një fuqi tingulli prej 17,9 W · cm2
(krh. Dhabey at al. 2020)

Sinteza e Nanorripit të Arit duke përdorur Sonication

Ultrasonically synthesized gold nanobelts with single-crystalline morphology.Nanorripa të vetëm kristalor (shih imazhin TEM majtas) mund të sintetizohen nëpërmjet sonikimit të një tretësire ujore të HAuCl4 në prani të α-D-glukozës si reagens. Nanorripat e arit të sintetizuar në mënyrë sonike tregojnë një gjerësi mesatare prej 30 deri në 50 nm dhe gjatësi disa mikrometra. Reagimi tejzanor për prodhimin e nanorripave të arit është i thjeshtë, i shpejtë dhe shmang përdorimin e substancave toksike. (krh. Zhang et al, 2006)

Surfaktantët që ndikojnë në sintezën sonokimike të NP-ve të arit

Aplikimi i ultrazërit intensiv në reaksionet kimike fillon dhe promovon konvertimin dhe rendimentet. Për të marrë madhësi uniforme të grimcave dhe forma/morfologji të caktuara të synuara, zgjedhja e surfaktantëve është një faktor kritik. Shtimi i alkooleve gjithashtu ndihmon për të kontrolluar formën dhe madhësinë e grimcave. Për shembull, në prani të ad-glukozës, reaksionet kryesore në procesin e sonolizës së HAuCl ujor4 siç përshkruhet në ekuacionet e mëposhtme (1-4):
(1) H2 O —> H∙ + OH∙
(2) sheqer -> radikalet e pirolizës
(3) AIII + radikalët reduktues —> Au0
(4) nAu0 —> AuNP (nanorrip)
(krh. Zhao et al., 2014)

Sonochemical reactor for industrial reactions such as synthesis and catalysis improved by high-intensity ultrasound.

Konfigurimi i reaktorit kimik tejzanor MSR-4 me 4x Ultrasonikator 4 kW (gjithsej fuqi ekografike 16 kW) për proceset e prodhimit industrial.

Fuqia e ultrazërit të tipit sonda

Ultrasonic probe-type device for sonochemical reactions such as the synthesis of gold nanoparticles via Turkevich method or sonolysis (bottom-up).Sondat tejzanor ose sonotrodat (të quajtura edhe brirë tejzanor) japin ultratinguj me intensitet të lartë dhe kavitacion akustik në formë shumë të fokusuar në zgjidhje kimike. Ky transmetim saktësisht i kontrollueshëm dhe efikas i ultrazërit të fuqisë lejon kushte të besueshme, të kontrollueshme dhe të riprodhueshme saktësisht, ku rrugët e reaksionit kimik mund të inicohen, intensifikohen dhe ndërrohen. Në të kundërt, një banjë tejzanor (i njohur gjithashtu si pastrues tejzanor ose rezervuar) jep ultratinguj me densitet shumë të ulët të fuqisë dhe pika të kavitacionit që ndodhin rastësisht në një vëllim të madh lëngu. Kjo i bën banjat tejzanor jo të besueshme për çdo reaksion sonokimik.
“Banjat e pastrimit me ultratinguj kanë një densitet fuqie që korrespondon me një përqindje të vogël të asaj të gjeneruar nga një bri tejzanor. Përdorimi i banjove të pastrimit në sonokimi është i kufizuar, duke pasur parasysh se madhësia dhe morfologjia e grimcave plotësisht homogjene nuk arrihet gjithmonë. Kjo është për shkak të efekteve fizike të ultrazërit mbi bërthamimin dhe proceset e rritjes.” (González-Mendoza et al. 2015)

Përparësitë e sintezës tejzanor të nano-arrit

  • reaksion i thjeshtë me një tenxhere
  • efikasitet te larte
  • i sigurt
  • proces të shpejtë
  • çmim i ulët
  • Skalabilitet linear
  • miqësore ndaj mjedisit, kimi jeshile

Ultrasonikë me performancë të lartë për sintezën e nanogrimcave të arit

Hielscher Ultrasonics furnizon procesorë tejzanor të fuqishëm dhe të besueshëm për sintezën sonokimike (sono-sintezën) të nanogrimcave si ari dhe nanostruktura të tjera metalike fisnike. Agjitimi dhe shpërndarja tejzanor rrit transferimin e masës në sistemet heterogjene dhe promovon lagështimin dhe bërthamimin e mëpasshëm të grupimeve të atomeve në mënyrë që të precipitojë nano-grimcat. Sinteza tejzanor e nano-grimcave është një metodë e thjeshtë, me kosto efektive, biokompatibile, e riprodhueshme, e shpejtë dhe e sigurt.
Hielscher Ultrasonics furnizon procesorë ultrasonikë të fuqishëm dhe të kontrollueshëm saktësisht për formimin e strukturave me përmasa nano si nanosherë, nanoshkolla, nanorripa, nano-shirita, nanoklustera, grimca bërthamore etj.
Klientët tanë vlerësojnë veçoritë inteligjente të pajisjeve dixhitale Hielscher, të cilat janë të pajisura me softuer inteligjent, ekran me prekje me ngjyra, protokollim automatik të të dhënave në një kartë SD të integruar dhe paraqesin një menu intuitive për funksionim miqësor dhe të sigurt për përdoruesit.
Duke mbuluar gamën e plotë të fuqisë nga 50 watts ultrasonikë dore për laborator deri në 16,000 watts sisteme të fuqishme ultrasonike industriale, Hielscher ka konfigurimin ideal tejzanor për aplikimin tuaj. Pajisjet sonokimike për prodhimin e serisë dhe të vazhdueshëm në linjë në reaktorët me rrjedhje janë lehtësisht të disponueshme në çdo madhësi stoli dhe industrial. Fortësia e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.

Kërkesë informacioni





Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
1 deri 500mL 10 deri 200mL / min UP100H
10 deri në 2000 ml 20 deri 400mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT
na 10 deri në 100L / min UIP16000
na më e madhe grup i UIP16000

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin më poshtë për të kërkuar informacione shtesë në lidhje me procesorët tejzanor, aplikacionet dhe çmimin. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj me ju dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.




Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.

Literatura / Referencat


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratormadhësia industriale.