อนุภาคเช่นอนุภาคนาโนสามารถสร้างด้านล่างขึ้นในของเหลวโดยวิธีการของการตกตะกอน ในกระบวนการนี้ส่วนผสมที่อิ่มตัวเริ่มขึ้นรูปอนุภาคของแข็งออกจากวัสดุที่มีความเข้มข้นสูงที่จะเติบโตและในที่สุดก็ตกตะกอน เพื่อควบคุมขนาดอนุภาค / คริสตัลและสัณฐานวิทยาการควบคุมมากกว่าปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการตกตะกอนเป็นสิ่งจําเป็น

พื้นหลังกระบวนการตกตะกอน

ภายในปีที่ผ่านมาอนุภาคนาโนรับความสำคัญในหลายสาขาเช่นการเคลือบโพลิเมอร์, หมึก, ยาหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการใช้งานของวัสดุนาโนเป็นค่าใช้จ่ายวัสดุนาโน ดังนั้นวิธีการที่ต้นทุนที่มีประสิทธิภาพในการผลิตวัสดุนาโนในปริมาณที่เป็นกลุ่มจะต้อง ในขณะที่กระบวนการเช่น emulsification และการประมวลผล comminution มี กระบวนการจากบนลงล่างฝนเป็นกระบวนการที่ด้านล่างขึ้นสำหรับการสังเคราะห์อนุภาคนาโนขนาดจากของเหลว การเร่งรัดเกี่ยวข้องกับ:

• ผสมอย่างน้อยสองของเหลว
• การเพิ่มความเข้มข้นเกินจุดอิ่มตัว
• นิวเคลียส
• การเจริญเติบโตของอนุภาค
• การรวมตัวกัน (หลีกเลี่ยงโดยความเข้มข้นของแข็งต่ําหรือตัวแทนที่มีเสถียรภาพ)

ผสมฝน

ผสมเป็นขั้นตอนสำคัญในการเร่งรัดในขณะที่ส่วนใหญ่กระบวนการตกตะกอนความเร็วของปฏิกิริยาเคมีที่มีความสูงมาก ปกติกวนเครื่องปฏิกรณ์ถัง (batch หรือต่อเนื่อง), แบบคงที่หรือโรเตอร์สเตเตอร์ผสมที่มีการใช้ปฏิกิริยาการตกตะกอน การกระจาย inhomogeneous ของอำนาจการผสมและปริมาณพลังงานภายในกระบวนการ จำกัด คุณภาพของอนุภาคนาโนที่สังเคราะห์ ข้อเสียนี้เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ เทคโนโลยีการผสมขั้นสูงและการควบคุมที่ดีกว่าพารามิเตอร์ที่มีอิทธิพลต่อผลในอนุภาคขนาดเล็กและความสม่ำเสมอของอนุภาคที่ดีกว่า

แอพลิเคชันของเครื่องบินกระทบผสมไมโครช่องหรือการใช้เครื่องปฏิกรณ์ Couette เทย์เลอร์ที่ปรับปรุงเข้มผสมและเนื้อเดียวกัน นี้นำไปสู่การผสมครั้งที่สั้นกว่า แต่วิธีการเหล่านี้จะถูก จำกัด ก็มีศักยภาพที่จะปรับขนาดขึ้น

Ultrasonication เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงผสมให้สูงขึ้นและแรงเฉือนกวนพลังงานโดยไม่มีข้อ จำกัด ระดับขึ้น มันยังช่วยให้การควบคุมพารามิเตอร์การปกครองเช่นการป้อนข้อมูลพลังงานการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เวลาที่อยู่อาศัยอนุภาคหรือความเข้มข้นของสารตั้งต้นอิสระ cavitation ล้ำเสียงก่อให้เกิดการผสมไมโครรุนแรงและกระจายพลังงานที่สูงในประเทศ

magnetite อนุภาคนาโนยุ

การประยุกต์ใช้ ultrasonication เพื่อตกตะกอนแสดงให้เห็นที่ ICVT (TU Clausthal) โดย Banert et al, (2006) สำหรับอนุภาคนาโนแม่เหล็ก Banert ใช้เพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ Sono เคมี (ภาพขวา, ฟีด 1: วิธีการแก้ปัญหาเหล็กอาหาร 2: ตัวแทนฝน คลิกเพื่อดูขนาดใหญ่!) ในการผลิตอนุภาคนาโนแม่เหล็ก “โดยร่วมการตกตะกอนของสารละลายเหล็ก (III) hexahydrate คลอไรด์และเหล็ก (II) ซัลเฟต heptahydrate มีอัตราส่วนโมลของเฟ^{3 +}/ เฟ^{2 +} = 2: 1 ในฐานะที่เป็นอุทกพลศาสตร์ก่อนผสมและมหภาคผสมที่มีความสำคัญและมีส่วนร่วมกับไมโครผสมล้ำรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องปฏิกรณ์และตำแหน่งของท่อให้อาหารที่เป็นปัจจัยสำคัญที่กำกับดูแลผลกระบวนการ ในการทำงานของพวกเขา Banert et al, เมื่อเทียบกับการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่แตกต่างกัน การออกแบบที่ดีขึ้นของห้องเครื่องปฏิกรณ์สามารถลดพลังงานเฉพาะที่จำเป็นโดยปัจจัยที่ห้า

วิธีการแก้ปัญหาเหล็กตกตะกอนกับไฮดรอกไซแอมโมเนียเข้มข้นและโซเดียมไฮดรอกไซตามลำดับ เพื่อหลีกเลี่ยงการไล่ระดับค่า pH ใด ๆ ใจเร็วด่วนได้จะต้องมีการสูบน้ำในส่วนที่เกิน การกระจายขนาดอนุภาคแม่เหล็กได้รับการวัดโดยใช้สเปกโทรสโกโฟตอนสัมพันธ์ (PCS, เวิร์น NanoSizer ZS เวิร์นอิงค์)”

โดยไม่ต้อง ultrasonication อนุภาคที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 45nm ถูกผลิตโดยการผสมอุทกพลศาสตร์เพียงอย่างเดียว อัลตราโซนิกผสมลดขนาดอนุภาคผลให้ 10nm และน้อย ภาพด้านล่างแสดงการกระจายขนาดอนุภาคของเฟ₃O₄ อนุภาคที่สร้างขึ้นในปฏิกิริยาการตกตะกอนอย่างต่อเนื่องอัลตราโซนิก (Banert et al., ๒๐๐๔)

ภาพถัดไป (Banert et al., ๒๐๐๖) แสดงให้เห็นขนาดอนุภาคเป็นหน้าที่ของพลังงานที่เฉพาะเจาะจง

“แผนภาพสามารถแบ่งออกเป็นสามระบอบหลัก ด้านล่างประมาณ 1000 กิโลจูล / กิโลกรัม_Fe3O4 การผสมจะถูกควบคุมโดยผลกระทบทางน้ํา ขนาดอนุภาคจํานวนประมาณ 40-50 นาโนเมตร เหนือ 1000 กิโลจู/กิโลกรัมผลกระทบของการผสมอัลตราโซนิกจะมองเห็นได้ ขนาดอนุภาคลดลงต่ํากว่า 10 นาโนเมตร ด้วยการเพิ่มกําลังไฟเฉพาะขนาดอนุภาคยังคงอยู่ในลําดับเดียวกันของขนาด กระบวนการผสมฝนเป็นไปอย่างรวดเร็วพอที่จะให้นิวเคลียสที่เป็นเนื้อเดียวกัน”

วรรณกรรม

Banert ตัน Horst ซี, Kunz, U. , Peuker ยูเอ (2004) ฝนอย่างต่อเนื่องในUltraschalldurchflußreaktorตัวอย่างของเหล็ก (II, III) ออกไซด์ ICVT, TU-Clausthal โปสเตอร์นำเสนอในที่ประชุมประจำปีของปี 2004 GVC

Banert ตันเบรนเนอร์จี, Peuker ยูเอ (2006) พารามิเตอร์การดำเนินงานของ Sono เคมีเครื่องปฏิกรณ์เร่งรัดอย่างต่อเนื่องพร 5. WCPT, ออร์แลนโด Fl., 23. -27 เมษายน 2006