การสะสม sonoelectrochemical

การสะสมด้วยไฟฟ้าเคมีแบบโซโนเป็นเทคนิคการสังเคราะห์ซึ่งผสมผสานโซโนเคมีและเคมีไฟฟ้าเข้าด้วยกันเพื่อการผลิตวัสดุนาโนที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม การสะสมด้วยไฟฟ้าเคมีแบบโซโนไฟฟ้าที่มีชื่อเสียงอย่างรวดเร็วง่ายดายและมีประสิทธิภาพช่วยให้สามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนและนาโนคอมโพสิตที่ควบคุมรูปร่างได้

โซโน-อิเล็กโทรการสะสมของอนุภาคนาโน

สําหรับการสะสมด้วยไฟฟ้าแบบโซโนไฟฟ้า (รวมถึงการสะสมด้วยไฟฟ้าแบบโซโนอีเลโทรเคมีการชุบด้วยไฟฟ้าแบบโซโนเคมีหรือการสะสมด้วยไฟฟ้าแบบโซโนเคมี) โดยมีจุดประสงค์ในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโพรบอัลตราโซนิกหนึ่งหรือสองตัว (โซโนโทรดหรือแตร) จะใช้เป็นอิเล็กโทรด วิธีการสะสมด้วยไฟฟ้าโซโนมีประสิทธิภาพสูง ง่ายและปลอดภัยในการใช้งาน ซึ่งช่วยให้สามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนและโครงสร้างนาโนได้ในปริมาณมาก นอกจากนี้การสะสมด้วยไฟฟ้าเคมีแบบโซโนอิเล็กโทรเคมีเป็นกระบวนการที่เข้มข้นซึ่งหมายความว่าการโซนิเคชั่นจะเร่งกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสเพื่อให้ปฏิกิริยาสามารถทํางานได้ภายใต้สภาวะที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
การใช้อัลตราซาวนด์กําลังกับระบบแขวนลอยจะเพิ่มกระบวนการถ่ายเทมวลอย่างมีนัยสําคัญเนื่องจากการสตรีมในระดับมหภาคและแรงโพรงอากาศของหน้าตาด้วยกล้องจุลทรรศน์ บนอิเล็กโทรดอัลตราโซนิก (sono-electrodes) การสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกและโพรงอากาศจะขจัดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาออกจากพื้นผิวอิเล็กโทรดอย่างต่อเนื่อง ด้วยการขจัดการสะสมแบบทู่พื้นผิวอิเล็กโทรดจะพร้อมใช้งานอย่างต่อเนื่องสําหรับการสังเคราะห์อนุภาคใหม่
โพรงอากาศที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ช่วยส่งเสริมการก่อตัวของอนุภาคนาโนที่เรียบและสม่ําเสมอซึ่งกระจายเป็นเนื้อเดียวกันในเฟสของเหลว

การสะสม Sonoelectrochemical ของอนุภาคนาโน

เมื่อใช้สนามอัลตราโซนิกกับอิเล็กโทรไลต์เหลวปรากฏการณ์โพรงอากาศอัลตราโซนิกที่หลากหลายเช่นการสตรีมอะคูสติกและไมโครเจ็ตคลื่นกระแทกการเพิ่มการถ่ายโอนมวลจาก? ไปยังอิเล็กโทรดและการทําความสะอาดพื้นผิว (การกําจัดชั้นทู่) ผลประโยชน์ของ sonication ต่อการสะสมไฟฟ้า? การชุบด้วยไฟฟ้าได้รับการพิสูจน์แล้วสําหรับอนุภาคนาโนจํานวนมากรวมถึงอนุภาคนาโนโลหะอนุภาคนาโนเซมิคอนดักเตอร์อนุภาคนาโนเปลือกแกนและอนุภาคนาโนเจือ
อนุภาคนาโน mettalic ที่เก็บด้วยไฟฟ้าทางโซโนเคมี เช่น Cr, Cu และ Fe แสดงให้เห็นถึงความแข็งที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ ในขณะที่ Zn แสดงความต้านทานการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น
Mastai et al. (1999) สังเคราะห์อนุภาคนาโน CdSe ผ่านการสะสมด้วยไฟฟ้าเคมีแบบโซโนไฟฟ้า การปรับการสะสมของอิเล็กโทรดิ้งและพารามิเตอร์อัลตราโซนิกต่างๆช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนขนาดผลึกของอนุภาคนาโน CdSe จากรังสีเอกซ์อสัณฐานได้ถึง 9 นาโนเมตร (เฟสสฟาเลอไรต์)

Ashassi-Sorkhabi และ Bagheri (2014) แสดงให้เห็นถึงข้อดีของการสังเคราะห์โพลีไพโรล (PPy) โซโนไฟฟ้าเคมีบนเหล็ก St-12 ในตัวกลางกรดออกซาลิกโดยใช้เทคนิคกัลวาโนสแตติกที่มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า 4 mA/cm2 การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําโดยตรงโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP400S ทําให้โครงสร้างพื้นผิวโพลีไพโรลมีขนาดกะทัดรัดและเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าความต้านทานการเคลือบ (Rcoat) ความต้านทานการกัดกร่อน (Rcorr) และความต้านทานของ Warburg ของตัวอย่างที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิกนั้นสูงกว่าโพลีไพโรลที่ไม่ได้สังเคราะห์ด้วยอัลตราโซนิก ภาพของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงให้เห็นถึงผลดีของอัลตราโซนิกระหว่างการสะสมด้วยไฟฟ้าต่อสัณฐานวิทยาของอนุภาค: ผลการวิจัยเผยให้เห็นว่าการสังเคราะห์โซโนอิเล็กโทรเคมีให้การเคลือบโพลีไพโรลที่ยึดติดและเรียบเนียน เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการสะสมด้วยไฟฟ้าแบบโซโนกับการสะสมด้วยไฟฟ้าแบบธรรมดาเป็นที่ชัดเจนว่าสารเคลือบที่เตรียมโดยวิธีโซโนอิเล็กโทรเคมีมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่า Sonication ของเซลล์ไฟฟ้าเคมีส่งผลให้มีการถ่ายเทมวลที่เพิ่มขึ้นและการกระตุ้นพื้นผิวของอิเล็กโทรดที่ใช้งานได้ ผลกระทบเหล่านี้มีส่วนสําคัญในการสังเคราะห์โพลีไพโรลที่มีประสิทธิภาพสูงและมีคุณภาพสูง

ภาพ SEM ของ (a) PPy และ (b) การเคลือบโพลีไพโรล (PPy-US) ที่ฝากของ sonoelectrochemial บนเหล็ก St-12 (กําลังขยาย 7500×)(การศึกษาและรูปภาพ: © Ashassi-Sorkhabi และ Bagheri, 2014)

การสะสม Sonoelectrochemical ของนาโนคอมโพสิต

การรวมกันของอัลตราโซนิกกับการสะสมด้วยไฟฟ้ามีประสิทธิภาพและช่วยให้สามารถสังเคราะห์นาโนคอมโพสิตได้ง่าย
Kharitonov et al. (2021) สังเคราะห์สารเคลือบนาโนคอมโพสิต Cu–Sn–TiO2 โดยการสะสมด้วยไฟฟ้าโซโนเคมีจากอ่างกรดออกซาลิกที่มี 4 g/dm3 TiO2 เพิ่มเติมภายใต้การกวนทางกลและอัลตราโซนิก การรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ดําเนินการด้วยเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher UP200Ht ที่ความถี่ 26 kHz และกําลังไฟ 32 W? dm3 ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการกวนด้วยอัลตราโซนิกช่วยลดการรวมตัวของอนุภาค TiO2 และช่วยให้สามารถสะสมของนาโนคอมโพสิต Cu-Sn-TiO2 ที่หนาแน่นได้ เมื่อเทียบกับการกวนเชิงกลทั่วไปการเคลือบ Cu - Sn - TiO2 ที่สะสมภายใต้การ sonication มีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันที่สูงขึ้นและพื้นผิวที่เรียบขึ้น ในนาโนคอมโพสิตโซนิกอนุภาค TiO2 ส่วนใหญ่ถูกฝังอยู่ในเมทริกซ์ Cu-Sn การแนะนําการกวนด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการกระจายพื้นผิวของอนุภาคนาโน TiO2 และขัดขวางการรวมตัว
แสดงให้เห็นว่าการเคลือบนาโนคอมโพสิต Cu–Sn–TiO2 ที่เกิดจากการสะสมด้วยคลื่นไฟฟ้าช่วยอัลตราโซนิกมีคุณสมบัติต้านจุลชีพที่ดีเยี่ยมต่อแบคทีเรียอีโคไล

ภาพ SEM ของการเคลือบ Cu-Sn-TiO2 ที่สะสมด้วยไฟฟ้าเคมีที่ความหนาแน่นของกระแสแคโทดิก 0.5 A/dm2 และ 1.0 A/dm2(การศึกษาและรูปภาพ: © Kharitonov et al., 2021)

อุปกรณ์ Sonoelectrochemical ประสิทธิภาพสูง

Hielscher Ultrasonics จัดหาอุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการดูดซับไฟฟ้าโซโนที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ? sonoelectroplating ของวัสดุนาโน กลุ่มผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยระบบอัลตราซาวนด์กําลังสูง โซโนอิเล็กโทรด เครื่องปฏิกรณ์ และเซลล์สําหรับการใช้งานการสะสมโซโนไฟฟ้าเคมีของคุณ