Sonoelektrokimyasal Biriktirme
Sonoelektrokimyasal biriktirme, yüksek verimli ve çevre dostu nanomalzeme üretimi için sonokimya ve elektrokimyayı birleştiren sentez tekniğidir. Hızlı, basit ve etkili olarak bilinen sonoelektrokimyasal biriktirme, nanopartiküllerin ve nanokompozitlerin şekil kontrollü sentezine izin verir.
Nanopartiküllerin Sono-elektrodepozisyonu
Nanopartikülleri sentezlemek amacıyla sonoelektrodepozisyon (ayrıca sonoeletrokimyasal biriktirme, sonokimyasal elektrokaplama veya sonokimyasal elektrodepozisyon) için, elektrot olarak bir veya iki ultrasonik prob (sonotrodlar veya boynuzlar) kullanılır. Sonoelektrokimyasal biriktirme yöntemi, nanopartiküllerin ve nanoyapıların büyük miktarlarda sentezlenmesine izin veren, basit ve kullanımı güvenli olduğu kadar oldukça verimlidir. Ek olarak, sonoelektrokimyasal biriktirme yoğunlaştırılmış bir işlemdir, yani sonikasyon elektroliz sürecini hızlandırır, böylece reaksiyon daha etkili koşullar altında çalıştırılabilir.
Süspansiyonlara güç ultrasonu uygulamak, makroskopik akış ve mikroskobik arayüzey kavitasyon kuvvetleri nedeniyle kütle transfer süreçlerini önemli ölçüde artırır. Ultrasonik elektrotlarda (sono-elektrotlar), ultrasonik titreşim ve kavitasyon, reaksiyon ürünlerini elektrot yüzeyinden sürekli olarak uzaklaştırır. Herhangi bir pasifleştirici birikimi ortadan kaldırarak, elektrot yüzeyi yeni partikül sentezi için sürekli olarak kullanılabilir.
Ultrason tarafından üretilen kavitasyon, sıvı fazda homojen bir şekilde dağılmış olan pürüzsüz ve düzgün nanopartiküllerin oluşumunu destekler.
- nanopartiküller
- Çekirdek-kabuk nanopartikülleri
- Nanopartikül Dekorlu Destek
- nanoyapılar
- nanokompozitler
- Kaplama
Nanopartiküllerin Sonoelektrokimyasal Birikimi
Bir sıvı elektrolite ultrasonik alan uygulandığında, akustik akış ve mikro püskürtme, şok dalgaları, elektrottan / elektrota kütle transferi geliştirme ve yüzey temizleme (pasifleştirici tabakaların çıkarılması) gibi çeşitli ultrasonik kavitasyon olayları elektrodepozisyon / elektrokaplama işlemlerini teşvik eder. Sonikasyonun elektrodepozisyon / galvanik kaplama üzerindeki yararlı etkileri, metalik nanopartiküller, yarı iletken nanopartiküller, çekirdek-kabuk nanopartikülleri ve katkılı nanopartiküller dahil olmak üzere çok sayıda nanopartikül için gösterilmiştir.
Cr, Cu ve Fe gibi sonokimyasal olarak elektroçökeltilmiş metalik nanopartiküller sertlikte önemli bir artış gösterirken, Zn artan korozyon direnci gösterir.
Mastai ve ark. (1999), sonoelektrokimyasal biriktirme yoluyla CdSe nanopartiküllerini sentezledi. Çeşitli elektrodepozisyon ve ultrasonik parametrelerin ayarlanması, CdSe nanopartiküllerinin kristal boyutunun X-ışını amorfundan 9 nm'ye kadar (sfalerit fazı) değiştirilmesine izin verir.
Ashassi-Sorkhabi ve Bagheri (2014), 4 mA/cm2 akım yoğunluğuna sahip bir galvanostatik teknik kullanarak bir oksalik asit ortamında St-12 çeliği üzerinde polipirolün (PPy) sono-elektrokimyasal sentezinin avantajlarını göstermiştir. Ultrasonicator UP400S kullanarak düşük frekanslı ultrasonun doğrudan uygulanması, polipirrolün daha kompakt ve daha homojen yüzey yapılarına yol açtı. Sonuçlar, ultrasonik olarak hazırlanan numunelerin kaplama direnci (Rcoat), korozyon direnci (Rcorr) ve Warburg direncinin, ultrasonik olarak sentezlenmemiş polipirolünkinden daha yüksek olduğunu gösterdi. Taramalı elektron mikroskobunun görüntüleri, elektrodepozisyon sırasında ultrasonikasyonun parçacık morfolojisi üzerindeki olumlu etkilerini görselleştirdi: Sonuçlar, sonoelektrokimyasal sentezin, polipirolün güçlü bir şekilde yapışan ve pürüzsüz kaplamalarını verdiğini ortaya koymaktadır. Sono-elektro-biriktirme sonuçları geleneksel elektrodepozisyon ile karşılaştırıldığında, sonoelektrokimya yöntemiyle hazırlanan kaplamaların daha yüksek korozyon direncine sahip olduğu açıktır. Elektrokimyasal hücrenin sonikasyonu, kütle transferinin artmasına ve çalışma elektrodunun yüzeyinin aktivasyonuna neden olur. Bu etkiler, polipirrolün yüksek verimli, yüksek kaliteli bir sentezine önemli ölçüde katkıda bulunur.

Sonokimyasal elektrodepozisyon, nanopartiküller, çekirdek-kabuk nanopartikülleri, nanopartikül kaplı destek ve nanoyapılı malzemeler üretmeye izin verir.
(resim ve çalışma: ©İslam ve ark. 2019)
Nanokompozitlerin Sonoelektrokimyasal Birikimi
Ultrasonication ile elektrodepozisyon kombinasyonu etkilidir ve nanokompozitlerin kolay bir sentezine izin verir.
Kharitonov ve ark. (2021), mekanik ve ultrasonik ajitasyon altında ek olarak 4 g/dm3 TiO2 içeren bir oksalik asit banyosundan sonokimyasal elektrodepozisyon yoluyla nanokompozit Cu-Sn-TiO2 kaplamaları sentezledi. Ultrason tedavisi Hielscher ultrasonicator UP200Ht ile 26 kHz frekansında ve 32 W / dm3 gücünde yapıldı. Sonuçlar, ultrasonik ajitasyonun TiO2 partiküllerinin aglomerasyonunu azalttığını ve yoğun Cu-Sn-TiO2 nanokompozitlerinin birikmesine izin verdiğini göstermiştir. Konvansiyonel mekanik çalkalama ile karşılaştırıldığında, sonikasyon altında biriktirilen Cu-Sn-TiO2 kaplamaları daha yüksek homojenlik ve daha pürüzsüz yüzey ile karakterize edilir. Sonikasyonlu nanokompozitlerde, TiO2 parçacıklarının çoğu Cu-Sn matrisine gömüldü. Ultrason ajitasyonunun tanıtılması, TiO2 nanopartiküllerinin yüzey dağılımını iyileştirir ve agregasyonu engeller.
Ultrasonik destekli elektrodepozisyon ile oluşturulan nanokompozit Cu-Sn-TiO2 kaplamaların E. coli bakterisine karşı mükemmel antimikrobiyal özellikler sergilediği gösterilmiştir.
Yüksek Performanslı Sonoelektrokimyasal Ekipman
Hielscher Ultrasonics, nanomalzemelerin güvenilir ve verimli bir sono-elektrodepozisyon / sonoelektrokaplaması için yüksek performanslı ultrasonik ekipman sağlar. Ürün yelpazesi, sono-elektrokimyasal biriktirme uygulamanız için yüksek güçlü ultrason sistemleri, sono-elektrotlar, reaktörler ve hücreler içerir.
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sor!
Literatür / Referanslar
- Dmitry S. Kharitonov, Aliaksandr A. Kasach, Denis S. Sergievich, Angelika Wrzesińska, Izabela Bobowska, Kazimierz Darowicki, Artur Zielinski, Jacek Ryl, Irina I. Kurilo (2021): Ultrasonic-assisted electrodeposition of Cu-Sn-TiO2 nanocomposite coatings with enhanced antibacterial activity. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 75, 2021.
- Ashassi-Sorkhabi, Habib; Bagheri, Robabeh (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology 2014.
- Hyde, Michael; Compton, Richard (2002): How ultrasound influence the electrodeposition of metals. Journal of Electroanalytical Chemistry 531, 2002. 19-24.
- Mastai, Y., Polsky, R., Koltypin, Y., Gedanken, A., & Hodes, G. (1999): Pulsed Sonoelectrochemical Synthesis of Cadmium Selenide Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 121(43), 1999. 10047–10052.
- Josiel Martins Costa, Ambrósio Florêncio de Almeida Neto (2020): Ultrasound-assisted electrodeposition and synthesis of alloys and composite materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 68, 2020.

Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir. laboratuvar Hedef endüstriyel boyut.