Sonoelektrokimyoviy cho'kma
Sonoelektrokimyoviy cho'kma - bu nanomateryallarni yuqori samarali va ekologik toza ishlab chiqarish uchun sonokimyo va elektrokimyoni birlashtirgan sintez usuli. Tez, sodda va samarali sonoelektrokimyoviy yotqizish sifatida tanilgan nanozarrachalar va nanokompozitlarni shakl bo'yicha boshqariladigan sintez qilish imkonini beradi.
Nanozarrachalarning Sono-elektrodepozitsiyasi
Nanopartikullarni sintez qilish maqsadida sonoelektrodepozitsiya (shuningdek, sonoeletrokimyoviy cho'kma, sonokimyoviy elektrokaplama yoki sonokimyoviy elektrodepozitsiya) uchun elektrodlar sifatida bir yoki ikkita ultratovush problari (sonotrodlar yoki shoxlar) ishlatiladi. Sonoelektrokimyoviy cho'kma usuli yuqori samarali, shuningdek, oddiy va xavfsiz ishlaydi, bu nanozarrachalar va nanostrukturalarni katta miqdorda sintez qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, sonoelektrokimyoviy cho'kma kuchaytirilgan jarayondir, ya'ni sonikatsiya elektroliz jarayonini tezlashtiradi, shuning uchun reaktsiya yanada samarali sharoitlarda amalga oshirilishi mumkin.
Quvvatli ultratovushni suspenziyalarga qo'llash makroskopik oqim va mikroskopik interfasial kavitatsion kuchlar tufayli massa uzatish jarayonlarini sezilarli darajada oshiradi. Ultrasonik elektrodlarda (sono-elektrodlar) ultratovushli tebranish va kavitatsiya elektrod yuzasidan reaktsiya mahsulotlarini doimiy ravishda olib tashlaydi. Har qanday passivlashtiruvchi cho'kmalarni olib tashlash orqali elektrod yuzasi doimiy ravishda yangi zarrachalar sintezi uchun mavjud.
Ultratovush yordamida hosil bo'lgan kavitatsiya suyuq fazada bir hil taqsimlangan silliq va bir xil nanozarrachalarning shakllanishiga yordam beradi.
Elektrodlar, ya'ni katod va anod vazifasini bajaradigan probli 2x ultratovushli protsessorlar. Ultratovush tebranishi va kavitatsiyasi elektrokimyoviy jarayonlarga yordam beradi.
- nanopartikullar
- yadroli qobiqli nanozarrachalar
- Nanozarrachalar bilan bezatilgan qo'llab-quvvatlash
- nanostrukturalar
- nanokompozitler
- qoplamalar
Nanozarrachalarning sonoelektrokimyoviy cho'kishi
Suyuq elektrolitga ultratovush maydoni qo'llanilganda, akustik oqim va mikroto'lqinlar, zarba to'lqinlari, elektroddan massa o'tkazuvchanligini oshirish va sirtni tozalash (passivlashtiruvchi qatlamlarni olib tashlash) kabi turli xil ultratovushli kavitatsiya hodisalari elektrodepozit / elektrokavitatsiya jarayonlarini rag'batlantiradi. . Sonikatsiyaning elektrodepozitsiyaga / elektrokaplamaga foydali ta'siri allaqachon ko'plab nanozarralar, jumladan, metall nanozarralar, yarim o'tkazgich nanozarrachalar, yadro qobig'i nanozarrachalari va doplangan nanozarralar uchun ko'rsatilgan.
Cr, Cu va Fe kabi sonokimyoviy elektrodepozit qilingan metall nanozarrachalar qattiqlikning sezilarli darajada oshishini ko'rsatadi, Zn esa korroziyaga chidamliligini oshiradi.
Mastai va boshqalar. (1999) sonoelektrokimyoviy yotqizish orqali CdSe nanozarralarini sintez qildi. Turli elektrodepozitsiya va ultratovush parametrlarini sozlash CdSe nanozarrachalarining kristall hajmini rentgen amorfdan 9 nm gacha (sfalerit fazasi) o'zgartirishga imkon beradi.
Ashassi-Sorkhabi va Bagheri (2014) 4 mA / sm2 oqim zichligi bilan galvanostatik texnikadan foydalangan holda oksalat kislotasi muhitida St-12 po'latida polipirol (PPy) ning sono-elektrokimyoviy sintezining afzalliklarini ko'rsatdi. Ultrasonikator UP400S yordamida past chastotali ultratovushni to'g'ridan-to'g'ri qo'llash polipirolning yanada ixcham va bir hil sirt tuzilmalariga olib keldi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ultratovush bilan tayyorlangan namunalarning qoplamaga chidamliligi (Rcoat), korroziyaga chidamliligi (Rcorr) va Warburgga chidamliligi ultratovushli sintez qilinmagan polipiroldan yuqori edi. Skanerli elektron mikroskopiya tasvirlari elektrodepozitsiya paytida ultratovushning zarrachalar morfologiyasiga ijobiy ta'sirini ko'rsatdi: Natijalar shuni ko'rsatdiki, sonoelektrokimyoviy sintez polipirolning kuchli yopishgan va silliq qoplamalarini beradi. Sono-elektro-cho'kma natijalarini an'anaviy elektrodepozitsiya bilan solishtirganda, sonoelektrokimyo usuli bilan tayyorlangan qoplamalar yuqori korroziyaga chidamliligiga ega ekanligi aniq. Elektrokimyoviy hujayraning sonikatsiyasi kuchaygan massa uzatish va ishchi elektrodning sirtini faollashtirishga olib keladi. Ushbu ta'sirlar polipirolning yuqori samarali, yuqori sifatli sinteziga sezilarli hissa qo'shadi.
(a) PPy va (b) St-12 po'latida sonoelektrokimyoviy cho'ktirilgan polipirol (PPy-US) qoplamalarining SEM tasvirlari (7500 × kattalashtirish)
(tadqiqot va rasmlar: © Ashassi-Sorkhabi va Bagheri, 2014)
Sonokimyoviy elektrodepozitsiya nanopartikullar, yadro qobig'i nanopartikullari, nanopartikullar bilan qoplangan tayanch va nanostrukturali materiallarni ishlab chiqarish imkonini beradi.
(rasm va tadqiqot: ©Islam va boshqalar 2019)
Nanokompozitlarning sonoelektrokimyoviy cho'kishi
Ultrasonikatsiyaning elektrodepozitsiya bilan kombinatsiyasi samarali va nanokompozitlarni oson sintez qilish imkonini beradi.
Xaritonov va boshqalar. (2021) mexanik va ultratovushli aralashtirish ostida qo'shimcha ravishda 4 g / dm3 TiO2 o'z ichiga olgan oksalat kislotasi hammomidan sonokimyoviy elektrodepozitsiya yo'li bilan nanokompozit Cu-Sn-TiO2 qoplamalarini sintez qildi. Ultratovush bilan davolash Hielscher ultrasonicator UP200Ht bilan 26 kHz chastotada va 32 Vt/dm3 quvvatda amalga oshirildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ultratovushli qo'zg'alish TiO2 zarralari aglomeratsiyasini pasaytiradi va zich Cu-Sn-TiO2 nanokompozitlarini cho'ktirishga imkon beradi. An'anaviy mexanik aralashtirish bilan solishtirganda, sonikatsiya ostida yotqizilgan Cu-Sn-TiO2 qoplamalari yuqori bir xillik va silliq sirt bilan ajralib turadi. Soniklangan nanokompozitlarda TiO2 zarralarining aksariyati Cu-Sn matritsasiga kiritilgan. Ultratovushli ajitatsiyani joriy etish TiO2 nanozarrachalarining sirt taqsimotini yaxshilaydi va agregatsiyaga to'sqinlik qiladi.
Ultratovush yordamida elektrodepozitsiya natijasida hosil bo'lgan nanokompozit Cu-Sn-TiO2 qoplamalari E. coli bakteriyalariga qarshi mukammal mikroblarga qarshi xususiyatlarni namoyish etishi ko'rsatilgan.
0,5 A/dm2 va 1,0 A/dm2 katodik oqim zichligida sono-elektrokimyoviy yotqizilgan Cu-Sn-TiO2 qoplamalarining SEM tasvirlari.
(tadqiqot va rasmlar: © Kharitonov va boshqalar, 2021)
Ultrasonik prob elektrod sifatida ishlaydi. Ultratovush to'lqinlari elektrokimyoviy reaktsiyalarni yaxshilaydi, natijada samaradorlik yaxshilanadi, hosil yuqori bo'ladi va konversiya tezligi oshadi.
Sonoelektrokimyo elektrodepozitsiya jarayonlarini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Yuqori samarali sonoelektrokimyoviy uskunalar
Hielscher Ultrasonics nanomateriallarni ishonchli va samarali sono-elektrodepozitsiya / sonoelektroplash uchun yuqori samarali ultratovush uskunasini etkazib beradi. Mahsulot assortimenti yuqori quvvatli ultratovush tizimlarini, sono-elektrodlarni, reaktorlarni va sono-elektrokimyoviy cho'kma qo'llash uchun hujayralarni o'z ichiga oladi.
Biz bilan bog'lanish! Bizdan so'rang!
UIP2000hdT ultratovush qurilmasining probi nanozarrachalar sintezi uchun sonoelektrokimyoviy o'rnatishda elektrod vazifasini bajaradi.
Adabiyotlar / Adabiyotlar
- 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 kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.