Parçacıklar, örneğin nano tanecikler yağış yoluyla sıvılarda aşağıdan yukarıya doğru oluşturulabilir. Bu süreçte, doymuş bir karışım büyüyecek ve nihayet çökeltecek son derece konsantre malzemeden katı parçacıklar oluşturmaya başlar. Parçacık/kristal boyutunu ve morfolojisini kontrol etmek için yağış etkileyen faktörlerin kontrolü esastır.

Yağış Süreci Arka Plan

Geçtiğimiz birkaç yıl içinde bu tür kaplamalar, polimerler, mürekkepler, ilaç veya elektronik gibi birçok alanda, önem kazanmıştır nanopartiküller. nano malzemelerin kullanımını etkileyen önemli bir faktör nanomateryal maliyetidir. Bu nedenle, düşük maliyetli şekilde toplu miktarlarda nanomateryaller gerekmektedir imalatı. süreçler iken, gibi emülsifikasyon ve ufalama işleme, yukarıdan aşağıya süreçleriÇökeltme sıvı nano-boyutlu parçacıkların sentezi için aşağıdan yukarıya bir işlemdir. çökeltme içerir:

• en az iki sıvının karıştırılması
• Süpersatürasyon
• çekirdeklenme
• Parçacık büyüme
• Aglomerasyon (Genellikle düşük katı konsantrasyonu veya stabilizasyon ajanları ile kaçınılır)

Yağış Karıştırma

En çöktürme işlemleri için, kimyasal reaksiyonun hızı çok yüksek olduğu için, karıştırma, çökeltme temel bir adımdır. Genel olarak, karıştırmalı tank reaktörleri (kesikli veya sürekli), statik ya da rotor-stator karıştırıcılar çökelme reaksiyonları için kullanılmaktadır. işlem hacmi içinde karıştırılması güç ve enerjinin homojen olmayan dağılımı sentezlenen nanopartikuller kalitesini sınırlar. Bu dezavantaj, reaktör hacmi arttıkça artar. Gelişmiş karıştırma teknolojisi ve etkileyen parametreler üzerinde iyi kontrol küçük parçacıklar ve daha iyi parçacık homojenliği sonuçlanır.

çarpan jetler, mikro-kanallı mikser ya da bir Taylor-Couette bir reaktörün kullanımı yararlı uygulama karıştırma yoğunluğu ve homojenliği artırmak. Bu kısa karıştırma süreleri yol açar. Oysa bu yöntemler o kadar ölçeklenebilir potansiyeline sınırlıdır.

Ultrasonikasyon gelişmiş bir karıştırma teknolojisi, daha yüksek kesme sağlanması ve ölçek büyütme sınırlama olmadan enerji karıştırıldıktan olup. Ayrıca, bağımsız bir şekilde, güç girişi, reaktör tasarımı, kalma süresi, parçacık ya da reaktan konsantrasyonu olarak yöneten parametrelerini kontrol sağlar etmez. Ultrasonik kavitasyon yoğun mikro karıştırma neden ve yerel olarak yüksek güç dağıtır.

Manyetit Nanopartikül Yağış

Ultrasonication yağış uygulaması tarafından ICVT (TU Clausthal) gösterilmiştir Banert ve diğ. (2006) manyetit nanopartiküller için. Çökeltme maddesi: demir çözeltisi, 2 besleme: Banert (sağ resim, yem 1 optimize edilmiş bir sono-kimyasal reaktör kullanılan Büyük görmek için tıklayın!) Manyetit nanopartiküller üretmek için “demir sulu çözeltisi ko-çökelmesi ile (III) 'Fe mol oranı klorür heksahidrat ve demir (II) sülfat heptahidrat^{3 +}/ Fe^{2 ' den fazla} = 2: 1 arasındadır. Hidrodinamik ön-karıştırılması ve makro karıştırma önemlidir ve ultrasonik mikro karıştırma katkı olarak, reaktör geometrisi ve besleme boruları konum işlem sonucu belirleyici önemli faktörler olan. Onların çalışmada, Banert ve diğ. kıyasla farklı reaktör tasarımları. reaksiyon odasının geliştirilmiş bir tasarım beş faktörü ile gerekli olan özel enerji azaltabilir.

Demir çözeltisi, sırasıyla konsantre amonyum hidroksit ve sodyum hidroksit ile çökeltilir. Herhangi bir pH gradyanı önlemek amacıyla, çökelti fazla pompalanacak sahiptir. manyetit parçacık boyutu dağılımı, foton korelasyon spektroskopisi (PCS kullanarak ölçülmüştür Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc).”

ultrasonikasyon olmadan, 45nm bir ortalama tanecik boyutuna sahip partiküller tek başına hidrodinamik karıştırılması ile üretilmiştir. Ultrasonik karıştırma 10 nm ve daha az, elde edilen partikül büyüklüğü azalır. Aşağıdaki grafik Fe partikül boyutu dağılımını gösterir₃O₄ sürekli ultrasonik yağış reaksiyonu oluşturulan parçacıklar (Banert vd., 2004).

Sonraki grafik (Banert vd., 2006) Spesifik enerji girişinin bir fonksiyonu olarak parçacık boyutu gösterir.

“diyagram üç ana rejimleri ayrılabilir. 1000 kJ / kg altında_Fe3O4 karıştırma hidrodinamik etkisi ile kontrol edilir. Partikül boyutu yaklaşık 40-50 nm'dir. 1000 kJ/kg'ın üzerinde ultrasonik karıştırmanın etkisi görünür hale gelir. Parçacık boyutu 10 nm'nin altına düşer. Belirli güç girişinin daha da artmasıyla parçacık boyutu aynı büyüklükte kalır. Çökeltme karıştırma işlemi homojen çekirdekleşme yi sağlayacak kadar hızlıdır.”

Edebiyat

Banert, T., Horst, C. Kunz, ABD, Peuker, U. C. Ultraschalldurchflußreaktor (2004), Sürekli çökeltme demir örneği (II, III) oksit, ICVT TU-Clausthal 2004 GVC Senelik Toplantısı poster.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, U. C. (2006), sürekli bir sono-kimyasal çöktürme reaktöründen Proc işletme parametreleri. 5. WCPT, Orlando, FL., 23.-27. Nisan 2006.