Ultrasonik sintez orqali o'stirilgan ZnO nanostrukturalari
Ultrasonik nanozarrachalar sintezi engil reaksiya sharoitida boshqariladigan o'lcham, morfologiya va kristallik bilan nanomateriallarni ishlab chiqarish qobiliyati tufayli ortib borayotgan e'tiborni qozondi. Texnika akustik kavitatsiyadan foydalanib, mahalliy yuqori harorat va bosimlarni hosil qiladi, bu esa nanozarrachalarning yadrolanishi va o'sishini kuchaytiradi. An'anaviy sintez usullari bilan taqqoslaganda, ultratovushli sintez tezkor reaktsiya tezligi, o'lchovlilik va reaktsiya parametrlarini o'zgartirish orqali tizimli xususiyatlarni nozik sozlash qobiliyati kabi afzalliklarni taqdim etadi.
O'zgartirilgan tuzilmalar bilan ultratovushli nanozarrachalar sintezining afzalliklarini ta'kidlash uchun namunali misol sifatida ZnO nanostrukturalarining sintezidan foydalanamiz. Morales-Flores va boshqalar tomonidan o'tkazilgan tadqiqot. (2013) ZnO nanostrukturalarining morfologiyasini nazorat qilishda sonokimyoviy sintezning rolini o'rganadi. Hielscher zond tipidagi sonikator UP400St (400 vatt, 24 kHz) dan foydalangan holda tadqiqotchilar reaktsiya sharoitidagi o'zgarishlar, ayniqsa pH, ZnO nanostrukturalarining yakuniy morfologiyasi, strukturaviy xususiyatlari va fotolyuminesans xatti-harakatlariga qanday ta'sir qilishini ko'rsatdilar.
Ultrasonicator UP400St nanozarrachalarning sonokimyoviy sintezi uchun
eksperimental o'rnatish – Sonication yordamida ZnO nanopartikulyar sintezi
Sink asetatning suvli eritmalari (0,068 M) argon oqimi ostida 40 Vt quvvatga ega bo'lgan ultratovush nurlanishiga duchor bo'ldi. Reaksiya pH darajasi ammoniy gidroksid (NH4OH) yordamida 7 dan 10 gacha o'rnatildi, bu sintez qilingan ZnO tuzilmalarining morfologiyasiga sezilarli ta'sir ko'rsatdi. Sonokimyoviy jarayon akustik kavitatsiyani keltirib chiqardi, mahalliy yuqori harorat va yuqori bosimli sharoitlarni yaratib, ZnO yadrolari va o'sishiga yordam berdi.
PH ning morfologiya va tuzilish xususiyatlariga ta'siri
Skanerli elektron mikroskop (SEM) turli pH darajalarida aniq morfologiyalarni aniqladi:
- pH 7.0: Aralashtirilgan ZnO/Zn(OH)2 fazasi bilan tayoqchali ZnO nanostrukturalarining (kengligi 86 nm, uzunligi 1182 nm) shakllanishi.
- pH 7,5–8,0: Fasetli bar va chashka uchi barlariga o'tish (~ 250-430 nm uzunlik, 135-280 nm kengligi).
- pH 9.0: Shpindel shaklidagi ZnO nanostrukturalari (uzunligi ~ 256 nm, kengligi 95 nm) yuqori mikroshtammga ega.
- pH 10,0: Kamchilik zichligi kamaytirilgan bir xil qirrali nanobarlar (uzunligi ~ 407 nm, kengligi 278 nm).
(a) pH 7, (b) pH 7,5, (c) pH 8, d) pH 9 da o'stirilgan ultratovushli sintezlangan ZnO nanostrukturalarining SEM mikrografiyalari,
va (e) reaksiya aralashmasining pH 10.
(O'rganish va tasvirlar: ©Flores-Morales va boshqalar, 2013)
X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of hexagonal wurtzite ZnO for pH > 7, with enhanced crystallinity and grain growth at higher pH values.
Optik xususiyatlar va nuqsonlarni nazorat qilish
Xona haroratidagi fotoluminesans (PL) tahlili ikkita asosiy emissiya diapazonini ajratib ko'rsatdi:
- Ultraviyole emissiyasi (~ 380 nm): Yaqin-band chekka eksitonik o'tishlar.
- Ko'rinadigan emissiya (~580 nm): Kislorod vakansiyalari va interstitsial nuqsonlar kabi strukturaviy nuqsonlar bilan bog'liq.
Shunisi e'tiborga loyiqki, pH ni oshirish pH 9 gacha bo'lgan nuqsonlar bilan bog'liq emissiya intensivligini oshirishga olib keldi, bu sirt maydoni va panjara kamchiliklari bilan bog'liq. Biroq, pH 10 da, sirt va panjara nuqsonlari kamayganligi sababli nuqson emissiyasining intensivligi kamaydi.
“Turli morfologiyalarning ZnO nanostrukturalarini pH sozlamalari orqali uning gidroliz tezligini nazorat qilish orqali suvli eritmada sink asetatning ultratovushli gidrolizi yo'li bilan ishlab chiqarilishi mumkin. pH 7 yoki undan past bo'lgan eritma Zn(OH)2 fazasi bilan aralashtirilgan nopok ZnO nanostrukturalarini hosil qilsa, reaksiya aralashmasining yuqori pH qiymatlari sof olti burchakli fazada ZnO nanostrukturalarini hosil qiladi. Eritmaning pH ni 7,5 va 10 oralig'ida nazorat qilish, turli morfologiyadagi fazali sof ZnO nanostrukturalarini ishlab chiqarish va ularning strukturaviy va sirt nuqsonlari kontsentratsiyasini nazorat qilish mumkin. ZnO nanostrukturalarini kimyoviy sintez qilish uchun past quvvatli ultratovushdan samarali foydalanish ko'rsatildi.”
Flores-Morales va boshqalar, 2013 yil
Ushbu tadqiqot UP400St yordamida ultratovushli nurlanishning ZnO nanostruktura sinteziga chuqur ta'sirini ko'rsatadi. PH ni sozlash orqali tadqiqotchilar morfologiya, kristallik va nuqson zichligini muvaffaqiyatli modulyatsiya qilishdi. Topilmalar optoelektronika va katalizda qo'llash yo'llarini taklif qiluvchi moslashtirilgan nanozarrachalar sintezi uchun sonokimyoviy usullarning imkoniyatlarini ta'kidlaydi.
Nanopartikullar sintezi uchun eng yaxshi sonikatorni oling
Hielscher zond tipidagi sonikatorlar o'zlarining kuchi, ishonchliligi, aniqligi va foydalanuvchilarga qulayligi bilan mashhur bo'lib, ularni nanopartikullar sintezi uchun ideal tanlovga aylantiradi. Eng ilg'or texnologiya va mustahkam muhandislik bilan ushbu ultratovushli protsessorlar takrorlanuvchanlik va samaradorlikni ta'minlab, sonokimyoviy reaktsiyalar ustidan misli ko'rilmagan nazoratni taklif qiladi. Masalan, UP400St aniq energiya kiritish va moslashtirilgan sozlamalarni ta'minlaydi, bu tadqiqotchilarga optimal nanozarracha morfologiyasi va kristallik uchun sintez sharoitlarini moslashtirishga imkon beradi. Laboratoriya miqyosidagi tadqiqotlar yoki sanoat ilovalari uchun bo'ladimi, Hielscher sonikatorlari yuqori ishlash va foydalanish qulayligini kafolatlaydi va sonokimyoviy sintez uchun eng yaxshi tanlov sifatida obro'sini mustahkamlaydi.
Nanozarrachalar sintezi uchun ultratovush kuchidan foydalaning!
- yuqori samaradorlik
- eng zamonaviy texnologiya
- ishonchlilik & mustahkamlik
- sozlanishi, aniq jarayon nazorati
- partiya & mos ravishda
- har qanday hajm uchun – laboratoriyadan ishlab chiqarish miqyosigacha
- aqlli dasturiy ta'minot
- aqlli xususiyatlar (masalan, dasturlashtiriladigan, ma'lumotlarni protokollash, masofadan boshqarish)
- oson va xavfsiz ishlash
- past texnik xizmat ko'rsatish
- CIP (joyida toza)
Dizayn, ishlab chiqarish va konsalting – Germaniyada ishlab chiqarilgan sifat
Hielscher ultrasonikatorlari eng yuqori sifat va dizayn standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va qulay foydalanish ultratovush qurilmalarimizni sanoat ob'ektlariga silliq integratsiya qilish imkonini beradi. Qo'pol sharoitlar va talabchan muhit Hielscher ultrasonikatorlari tomonidan osonlik bilan hal qilinadi.
Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya bo'lib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanuvchilarga qulaylik bilan ajralib turadigan yuqori samarali ultratovush apparatlariga alohida e'tibor beradi. Albatta, Hielscher ultrasonikatorlari Idoralar talablariga javob beradi va UL, CSA va RoHs talablariga javob beradi.
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 0,5 dan 1,5 ml gacha | na | VialTweeter |
| 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 dan 150 litrgacha | 3 dan 15 l / min | UIP6000hdT |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000hdT |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000hdT |
Caution: Video "duration" is missing
Ultrasonik gomogenizator UIP1000hdT, 1000 vattli kuchli sonikator yashil kimyo orqali ZnO nanozarralari kabi nanopartikullar sintezi uchun
tez-tez so'raladigan savollar
ZnO nanozarralari nima uchun ishlatiladi?
ZnO nanozarralari noyob optik, elektr va mikroblarga qarshi xususiyatlari tufayli biomedikal ilovalar, fotokataliz, sensorlar, UVdan himoya qilish, antibakterial qoplamalar va optoelektronikada keng qo'llaniladi.
ZnO nanozarrachalarini sintez qilish usullari qanday?
ZnO nanozarralari uchun umumiy sintez usullariga sol-gel, cho'kma, gidrotermal, solvotermal va yashil sintez kiradi. Har bir usul zarrachalar hajmi, morfologiyasi va kristalliligiga ta'sir qiladi va ularning turli xil ilovalardagi ishlashiga ta'sir qiladi.
ZnO nanozarrachalarining sintezi va qo'llanilishining xususiyatlari qanday?
ZnO nanozarralari yuqori sirt maydoni, kuchli UV yutilishi, piezoelektrik va fotokatalitik faollikni namoyish etadi. Ularning sintezi o'lcham taqsimoti, faza tozaligi va sirt nuqsonlari kabi xususiyatlarga ta'sir qiladi, ular atrof-muhitni yaxshilash, dori vositalarini etkazib berish va energiyani saqlashda qo'llanilishi uchun juda muhimdir.
Nanozarrachalar sintezi uchun qaysi usul eng yaxshisidir?
Nanopartikullarni sintez qilishning eng yaxshi usuli kerakli xususiyatlar va qo'llanilishiga bog'liq. Ultrasonik nurlanishdan foydalanadigan sonokimyoviy sintez nazorat qilinadigan o'lchamli, yuqori tozaligi va kengaytirilgan sirt maydoni bilan ZnO nanopartikullarini ishlab chiqarish uchun juda samarali. U tez yadrolanishga yordam beradi, aglomeratsiyani oldini oladi va kristallanish va dispersiyani yaxshilash uchun gidrotermal yoki sol-gel usullari bilan birlashtirilishi mumkin. Ushbu yondashuv energiya samaradorligi va yagona nanostrukturalarni ishlab chiqarish qobiliyati tufayli biotibbiyot, katalitik va sensorli ilovalar uchun ayniqsa foydalidir.
Ultrasonik sol-gel reaktsiyalari haqida ko'proq o'qing!
ZnO nanozarralarining kimyoviy barqarorligi qanday?
ZnO nanozarralari o'rtacha kimyoviy barqarorlikni ko'rsatadi, ammo kislotali muhitda erishi va uzoq muddatli UV ta'sirida fotodegradatsiyaga duchor bo'lishi mumkin. Yuzaki modifikatsiyalar va doping maxsus ilovalarda ularning barqarorligini oshirishi mumkin.
Adabiyot / Adabiyotlar
- N. Morales-Flores, R. Galeazzi, E. Rosendo, T. Díaz, S. Velumani, U. Pal (2013): Morphology control and optical properties of ZnO nanostructures grown by ultrasonic synthesis. Advances in Nano Research, Vol. 1, No. 1; 2013. 59-70.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
- László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.