Соноелецтроцхемицал Депоситион

Соноелектрохемијско таложење је техника синтезе, која комбинује сонохемију и електрохемију, за високо ефикасну и еколошку производњу наноматеријала. Познато као брзо, једноставно и ефикасно, соноелектрохемијско таложење омогућава синтезу наночестица и нанокомпозита контролисану обликом.

Соно-електродепозиција наночестица

За соноелектродепозицију (такође соноелетрохемијско таложење, сонохемијску галванизацију или сонохемијско електродепозицију) у циљу синтезе наночестица, као електроде се користе једна или две ултразвучне сонде (сонотроде или рогови). Метода соноелектрохемијског таложења је високо ефикасна, као и једноставна и безбедна за рад, што омогућава синтетизовање наночестица и наноструктура у великим количинама. Поред тога, соноелектрохемијско таложење је интензивирани процес, што значи да ултразвук убрзава процес електролизе тако да се реакција може одвијати под ефикаснијим условима.
Примена ултразвука снаге на суспензије значајно повећава процесе преноса масе због макроскопског струјања и микроскопских међуфазних кавитационих сила. На ултразвучним електродама (соно-електродама), ултразвучна вибрација и кавитација континуирано уклањају продукте реакције са површине електроде. Уклањањем пасивизирајућих талога, површина електроде је стално доступна за синтезу нових честица.
Кавитација изазвана ултразвуком промовише формирање глатких и униформних наночестица које су хомогено распоређене у течној фази.

Соноелектрохемијско таложење наночестица

Када се ултразвучно поље примени на течни електролит, различити феномени ултразвучне кавитације као што су акустично струјање и микро-млаз, ударни таласи, побољшање преноса масе од/на електроду и чишћење површине (уклањање пасивирајућих слојева) промовишу процесе електродепозиције/галванизације . Благотворни ефекти соникације на електродепозицију/галванизацију већ су демонстрирани за бројне наночестице, укључујући металне наночестице, полупроводничке наночестице, наночестице језгро-љуска и допиране наночестице.
Сонохемијски електродепоноване металне наночестице као што су Цр, Цу и Фе показују значајно повећање тврдоће, док Зн показује повећану отпорност на корозију.
Мастаи ет ал. (1999) синтетизовао наночестице ЦдСе путем соноелектрохемијског таложења. Подешавање различитих параметара електродепозиције и ултразвука омогућава да се модификује величина кристала наночестица ЦдСе од рендгенских аморфних до 9 нм (фаза сфалерита).

Асхасси-Соркхаби и Багхери (2014) су демонстрирали предности соно-електрохемијске синтезе полипирола (ППи) на челику Ст-12 у медијуму оксалне киселине коришћењем галваностатичке технике са густином струје од 4 мА/цм2. Директна примена ултразвука ниске фреквенције помоћу ултрасоникатора УП400С довела је до компактније и хомогеније површинске структуре полипирола. Резултати су показали да су отпорност премаза (Рцоат), отпорност на корозију (Рцорр) и отпорност на Варбург ултразвучно припремљених узорака већа од отпорности полипирола који није синтетизован ултразвуком. Слике скенирајуће електронске микроскопије визуелизују позитивне ефекте ултразвучне обраде током електродепозиције на морфологију честица: Резултати откривају да соноелектрохемијска синтеза даје јако лепљиве и глатке превлаке од полипирола. Упоређујући резултате соно-електро таложења са конвенционалним електродепозицијом, јасно је да премази припремљени соноелектрохемијском методом имају већу отпорност на корозију. Соникација електрохемијске ћелије доводи до побољшаног преноса масе и активације површине радне електроде. Ови ефекти значајно доприносе високо ефикасној, висококвалитетној синтези полипирола.

СЕМ слике (а) ППи и (б) соноелектрохемијски депонованих полипиролних (ППи-УС) премаза на челику Ст-12 (увећање од 7500×)
(студија и слике: © Асхасси-Соркхаби и Багхери, 2014)

Соноелектрохемијско таложење нанокомпозита

Комбинација ултразвучне обраде са електродепозицијом је ефикасна и омогућава лаку синтезу нанокомпозита.
Харитонов и др. (2021) синтетизовао нанокомпозитне Цу–Сн–ТиО2 превлаке сонохемијским електродепозицијом из купатила оксалне киселине које додатно садржи 4 г/дм3 ТиО2 уз механичко и ултразвучно мешање. Ултразвучни третман је изведен са Хиелсцхер ултрасоницатором УП200Хт на фреквенцији од 26 кХз и снаге 32 В/дм3. Резултати су показали да ултразвучно мешање смањује агломерацију ТиО2 честица и омогућава таложење густих Цу–Сн–ТиО2 нанокомпозита. У поређењу са конвенционалним механичким мешањем, Цу–Сн–ТиО2 премази депоновани под ултразвучном обрадом карактеришу већа хомогеност и глаткија површина. У соницираним нанокомпозитима, већина ТиО2 честица је уграђена у Цу-Сн матрицу. Увођење ултразвучне агитације побољшава површинску дистрибуцију наночестица ТиО2 и спречава агрегацију.
Показано је да нанокомпозитне превлаке Цу–Сн–ТиО2 формиране електродепозицијом уз помоћ ултразвука показују одлична антимикробна својства против бактерија Е. цоли.

СЕМ слике соноелектрохемијски депонованих Цу–Сн–ТиО2 превлака при катодној густини струје од 0,5 А/дм2 и 1,0 А/дм2.
(студија и слике: © Кхаритонов ет ал., 2021)

Соноелектрохемијска опрема високих перформанси

Хиелсцхер Ултрасоницс снабдева ултразвучну опрему високих перформанси за поуздану и ефикасну соно-електродепозицију / соноелектропластизацију наноматеријала. Асортиман производа укључује ултразвучне системе велике снаге, соно-електроде, реакторе и ћелије за вашу примену соно-електрохемијског таложења.