Ma'alo'obtal u ultrasonido Hielscher

Táanil le aceleración ti' le procesos sol-gel

Introducción

Partículas ultrafinas u Buka'aj nanométrico yéetel partículas bix u esféricas, recubrimientos u cha'ano' bek'ech, fibras, materiales porosos yéetel densos, aerogels xan extremadamente poroso yéetel xerogeles ku aditivos ma'alob potenciales yo'osal le ma'alo'ob producción ka'anal rendimiento materiales. Materiales Trauma, bey je'ebix ba'alo'ob yéetel k'at, aerogeles ma'alob porosa, ultraligero yéetel híbridos orgánico-inorgánico páajtal sintetizar u ti' suspensiones coloidales wa polímeros ti' jump'éel líquido tumen le método sol-gel. Le ye'esik yáantajo'ob únicas, tak le rango partículas k'iino' jach ti' le Buka'aj nanómetros. U tal modo, le tuukula' sol-gel jach ti' le nanoquímica.
Tu continuación u revisa le síntesis xooko'obo' Buka'aj nanométrico tumen rutas le sol-gel ultrasonidos asistida.

Tuukula' sol-gel

Sol-gel ka procesamiento relacionada analte'obo' yaan le je'ela' wook:

  1. beetik k'iino' wa precipitar le tuunicha', gelificación le k'iino' ti' jump'éel molde wa ti' jump'éel sustrato (en el caso de películas), wa meentik jump'éel k'an k'iino' le tuunicha' precipitado yéetel u gelificación wa formar le tuunicha' ti' jump'éel wíinkilil tumen rutas; ma' gel
  2. u secado;
  3. le si'o' yéetel le sinterización. [Rabinovich 1994]
Procesos sol-gel le wet-chemical rutas utia'al u fabricación gel u polímeros híbridos wa u óxidos metálicos

Tabla 1: wook u síntesis sol-gel yéetel le procesos aguas kaambal

Ultrasonido potencia promueve reacciones aceleración (Click utia'al agrandar!).

Reactor cristal ultrasónico utia'al u Sonochemistry

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Procesos sol-gel le jump'éel técnica wet-chemical ti' le síntesis utia'al u fabricación jump'éel páawo'ob integrada (supuesto gel) ti' óxidos metal wa polímeros híbridos. Bey precursores, comúnmente metal inorgánico ka jok'ol bey cloruros metálicos yéetel metal orgánico u compuestos tales bey alcóxidos metálicos u utilizan. Le k'iino' – consiste ti' jump'éel suspensión le precursores – transforma juntúul t.u.m difásico gelatinoso, ku consiste ti' jump'éel líquido yéetel juntúul fase sólida. Le químicas reacciones ku ocurren ichil jump'éel tuukula' sol-gel ku hidrólisis ti', poli condensación yéetel congelación.
Ichil le hidrólisis yéetel condensación poli, ku forma jump'éel coloide (k'iino'), ku consiste ti' nanopartículas dispersadas ti' jump'éel disolvente. Le fase ma'alo'ob k'iin ku transforma gel.
Le fase gel resultante táan formada tumen partículas Buka'aj ka formación páajtal variar grandemente partículas coloidales discretas ti' polímeros tsolokbal continuadas. U páajtalil yéetel le Buka'aj yaantal yo'osal u químicas le condiciones. Ti' le observaciones SiO2 alcogels je'el u páajtal u concluido ku u jump'éel k'iino' k'oja'ano'obo'-catalizada resulta ti' jump'éel especie discreta formada tumen agregación racimos ti' monómeros,, asab compactos yéetel jach ramificado. U Ko'oten afectados tumen le sedimentación yéetel muuk' le gravedad.
Sols catalizada tumen ácido u derivan le cadenas le ma'alob enredados polímero ku ye'esik jump'éel jach fina microestructura yéetel poros jach mejen u aparecen ya'abkach uniformes tumen le xooko'obo'. Le formación jump'éel páawo'ob continua asab jaapal u polímeros baja densidad ye'esa'al ciertas ventajas túun propiedades meyajtbilo' ti' le formación componentes ti' vidrio yéetel ba'alo'ob yéetel k'at u ka'anal rendimiento ti' dimensiones 2 yéetel 3. [Sakka et el., 1982]
Ti' uláak' wook procesamiento, tuméen spin-coating wa inmersión le páajtal capa sustratos yéetel películas bek'ech suumo'ob wa tuméen le k'iino' fundición ti' jump'éel molde utia'al u formar jump'éel gel húmedo llamado. Ka' secado adicional yéetel calefacción, ku obtiene jump'éel xooko'obo' denso.
Ti' uláak' u jejelas súutukil jump'éel le procesos ja'ilo'ob kaambal, le gel obtenido je'el u páajtal u procesado. Yo'osal precipitación, spray pirolisis wa yo'osal u emulsión, ku páajtal formar polvos ultrafinos yéetel uniformes. Wa llamados aerogeles, u caracterizan tumen le ka'anal porosidad yéetel jump'éel jach baja densidad, páajtal u paat le extracción le fase líquida ti' le gel húmedo. Tune', ku requieren condiciones supercríticas normalmente.
Ultrasonidos jach jump'éel láaka probada yo'osal u ma'alo'obkíinsiko'ob u síntesis u k'iino' gel u nano ts'aak. (Click utia'al agrandar!).

Tabla 2: Sol-gel ultrasonido síntesis mesoporos TiO2 [Yu et el., Chem Commun. 2003, 2078]

Ultrasonido alta potencia

Ultrasonido alta potencia, baja frecuencia k'u'ubul nuxi' potencial utia'al u procesos químicos. Alternando ciclos u ka'anal presión yéetel baja presión yéetel tarifas dependiendo de u frecuencia u ocurren le intensas ondas ultrasónicas le u introducidas ti' jump'éel chúumuk líquido,. Ka'anal presión ciclos compresión chúumuk, ka' jo'op' u baja frecuencia ciclos u rarefacción le media. Ichil le ciclo baja presión (rarefacción), ultrasonido ka'anal potencia genera mejen burbujas u vacío ti' le líquido. Táan a burbujas u vacío nuuktalo'ob ichil ya'ab ciclos.
Tu yo'osal le intensidad ultrasonido, líquido comprime yéetel u Jaay ti' jejeláas grados. Lela' u k'áat u ya'al ba'ax le cavitación burbujas páajtal comportar u u ka'ap'éel maneras. Tu baja intensidad ultrasónica u ~ 1-3Wcm-2, le burbujas cavitación oscilan yóok'ol jaaj Buka'aj equilibrio utia'al ya'ab ciclos acústicos. Le Uláak ba'al denomina ku cavitación estable. U altas intensidades ultrasónicas (≤10Wcm-2). le burbujas cavitacionales ku táakpajalo'ob ichil jump'éel ciclos acústicos yéetel jump'éel radio bey ka'atéen u Buka'aj inicial ka colapsar ti' jump'éel ch'aaj compresión ka le burbuja ma' u páajtal u múuch'ik asab energía. Le je'ela' ku denomina cavitación transitoria wa inercial. Ichil u implosión le burbuja, ku ku ts'áiko'ob localmente llamados ti'its calientes, u kisbuts' condiciones extremas: ichil le implosión, localmente jach altas temperaturas (aprox. 5, 000 k'uj) yéetel presiones (aprox. 2, 000atm) ku alcanzan. Implosión le burbuja cavitación xan ya'ala'al máaxo'ob máano'ob te' chooj ta'an líquidos ku tak velocidad u 280 m/s, u tuukulo'ob bey muuk' esquileo jach ka'anal. [Suslick 1998 leti' te' k'ujo'obo' et el. 2009]

Sono-Ormosil

Sonicación jach jump'éel nu'ukula' eficiente utia'al u síntesis polímeros. Ichil ultrasónico dispersión yéetel desaglomeración, le muuk' corte caviational, ba'ax ku sats'iko'ob yéetel rompen le cadenas moleculares ti' jump'éel tuukula' ma' aleatorio, resultan ti' jump'éel disminución ti' le peso molecular yéetel poli dispersidad. Ku ts'o'okole', le jach eficientes sistemas ya'abkach fases dispersos ka emulsionado, yo'olal kisbuts' mezclas jach finas. Lela' u k'áat u ya'al u ultrasonido aumenta velocidad polimerización yóok'ol revolver convencional yéetel resulta ti' mayores pesos moleculares yéetel polydispersities inferior.
Ormosils (silicato orgánico juubulo'ob) ku obtienen ka le silano jach agregado u derivados gel sílice ichil le tuukula' sol-gel. Le producto jach jump'éel compuesto escala molecular yéetel propiedades mecánicas u mejoradas. Sono-Ormosils ku caracterizan tumen juntúul densidad asab ka'anal u gel clásico bey juntúul mejorada estabilidad térmica. Tune', jump'éel tsool t'aanil je'el u le asab grado polimerización. [Rosa-Fox et el., 2002]

Poderosas muuk' ultrasonidas le jump'éel láaka conocida ka confiable utia'al u extracción (beetik clic utia'al waaj a kóochkinsike'ex!).

Ultrasónico cavitación tu líquido

Mesoporosos TiO2 ti' ultrasonidos síntesis sol-gel

Mesoporosos TiO2 Jach widley usado bey fotocatalizador, bey je'el bix ti' electrónica, ma'alo'obtal sensor yéetel remediación ambiental. Propiedades materiales optimizado, u pretende producir TiO2 yéetel ka'anal cristalinidad yéetel nuxi' superficie. U bejil le sol-gel asistida ultrasónica yaan u ventaja u le propiedades intrínsecas yéetel extrínsecas ti' le TiO2, bey le Buka'aj le partículas, superficie ti', volumen poro ti', metros poro ti', cristalinidad Anatasa, Rutilo yéetel Brookita relaciones ti' fase táan u béeytal u influenciados yo'osal u kaambalil yo'osal le parámetros.
Milani et el., (2011) u demostrado le síntesis TiO2 nanopartículas u Anatasa. Tune', ku aplicó le tuukula' sol-gel utia'al u TiCl4 precursor ka ambas maneras, yéetel, ma' ultrasonidos, ku séen comparado. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob muestran le irradiación ultrasónica ti' jump'éel efecto monótono yóok'ol tuláakal le componentes le solución tumen le método sol-gel yéetel causar ruptura K'aanan sueltos u nukuch coloides nanométricos ti' solución. Beyo', ku crean asab mejen nanopartículas. Le rotura presiones yéetel temperaturas ka'anal ku ocurren localmente le bondings ti' cadenas chowak u le polímero, bey le débiles K'aanan le partículas asab mejen ti' le Unión, tumen ku táakpajalo'ob masas coloidales u asab nukuch. Le comparación je'el TiO2 muestras, ti' meyajo'ob yéetel tu na'anil irradiación ultrasónica, ku ye'esik ti' le máak SEM asab kaambal (wil Fig. 2).

Ultrasonido ku yáantik ti' le tuukula' gelatinización ichil le síntesis sol-gel. (Click utia'al agrandar!).

PIC. 2: máak SEM TiO2 pwder, calcinada u 400 grados centígrados ti' 1 h yéetel gelatinización k'iin 24 h: (u) ti' meyajo'ob u yéetel (b) na'anil ultrasonido. [Milani et el., 2011]

Ku ts'o'okole', le reacciones químicas páajtal beneficiar u ti' le táanil u aceleración, ku incluyen je'el bix le rotura K'aanan químicos, mejora significativa ti' le degradación molecular wa reactividad química.

Sono-geles

Ti' Sono-catalítico asistida tumen k'iino' gel reacciones, le ultrasonido ku aplica ti' le precursores. Le materiales resultantes yéetel Túumben ba'alo'ob u yojelo'ob chan bey sonogels. Debido a le na'anil disolvente adicional ti' combinación yéetel le ultrasonido cavitación, ku crea jump'éel kúuchil chen utia'al le reacciones k'iin - gel, ba'ax ku cha'antik le formación yáantajo'ob particulares ti' le geles resultantes: ka'anal densidad, textura fina, ba'ax homogénea, etcetera. Táan a propiedades beetik le evolución sonogels ti' le procesamiento posterior yéetel le ba'ax le xooko'obo' final. [Sak et el., 1999]
Suslick yéetel tojol (1999) demuestran u le irradiación ultrasónica u wa (OC)2H5)4 tu ja' yéetel juntúul catalizador ácido yaantal jump'éel silicona "sonogel". Te' convencional wa u yilik geles sílice ti' le wa (OC)2H5)4, le etanol jach jump'éel solvente Co comúnmente usado debido a u solubilidad u wa (OC)2H5)4 ichil le ja'o'. U búukinta'al le solventes in menudo jach problemático ts'o'ok u páajtal causar agrietar ti' le p'isibij secado. Ultrasonidos proporciona jump'éel ma'alob eficiente mezcla ku páajtal Jech u Co le solventes volátiles bey le etanol. Le ba'ala' resulta ti' jump'éel sono-gel u sílice jach k'ajóolta'al tumen jump'éel asab ka'anal u le geles producidos convencionalmente densidad. [Suslick et el. 1999, 319f.]
Aerogels convencionales consisten ti' jump'éel matriz baja densidad yéetel nukuch poros vacíos. Sonogels, tu cambio yaan asab fina porosidad yéetel le poros ku bastante ti' bix u esfera, yéetel juntúul superficie jajalkil. Pendientes mayores u 4 tu región ka'anal ángulo revelan fluctuaciones densidad electrónica k'a'abéet ti' le límites matriz poro [Rosa-Fox et el., 1990].
Le máak u superficie le muestras juuch'bil muestran chika'an yo'osal ondas ultrasónicas ts'áaj kúuchil u jump'éel asab homogeneidad ti' le Buka'aj taamile' le partículas yéetel ts'áaj kúuchil u asab mejen partículas. Tuméen sonicación, disminuye le Buka'aj partícula taamile' yan 3 nm. [Milani et el., 2011]
Le táanil positivos ti' le ultrasonido ts'o'ok u demostrado ti' jejeláas xook. Informe p'el. ej., Neppolian et ti' u meyaj le ka' ventajas le ultrasonidos ti' le uchik u péeksa'al ka mejora le propiedades fotocatalíticas partículas TiO2 nano-tamaño mesoporosos. [Neppolian et el. 2008]

Nanocobertura yóol reacción sol-gel ultrasonido

Le nanocobertura u k'áat u ya'al báats'tik le xooko'obo' yéetel juntúul capa ti' nano escala wa u cobertura jump'éel entidad Buka'aj nanométrico. Bey u obtienen ka'ansaj encapsuladas wa core-shell. Tales compuestos nano característica meyajtbilo' yéetel propiedades químicas u ka'anal rendimiento debido ti' combinan yáantajo'ob específicas yo'osal u chíikpajal ba'ax táanil estructuración le componentes.
Exemplarily, u demostrará le procedimiento recubrimiento partículas óxido estaño (ITO) tu indio. Partículas ITO u recubiertas yéetel silicona ti' jump'éel tuukula' ka'ap'éel wook, bey ku ye'esik ti' jump'éel xook Chen (2009). Ti' le yáax paso químico, le tuunicha' óxido u lata le indio somete ti' jump'éel Ts'a'akal superficie aminosilane. Le ka' paso jach capa sílice yáanal ultrasonidos. Ka u ts'áaj jump'éel ejemplo concreto ti' le sonicación yéetel u táanil, le paso tuukula' presentado ti' le xooko' Chen, ku resume tu continuación:
Jump'éel tuukula' típico ti' le paso jach le uláak': 10g GPTS j-xa'ak'pajij Chaambel yéetel 20g ja' acidificada tumen le ácido clorhídrico (HCl) (pH = 1.5). 4g u lu'umil aminosilane teech tratado túun bin u agregado le mezcla, contenida ti' jump'éel botella vidrio 100ml. Le botella ku coloca yáanal u sonda le sonicador utia'al u irradiación u ultrasonido continua yéetel potencia ti' salida 60W wa asab.
Reacción sol-gel chunul ka' yan 2-3min u irradiación ultrasonido, yóok'ol le u generó le sak, debido a liberación alcohol espuma ti' le producir ku le hidrólisis nojoch ch'i'ibalil u GLYMO (3-(2,3-Epoxypropoxy) propyltrimethoxysilane). Sonicación bin aplicado tumen 20 minutos ti' ka' u solución ku agita ichil ya'abkach horas asab. Una pakteche' ka ts'o'okok le tuukula', le partículas bino'ob u recogidas tumen centrifugación yéetel u p'o'ob ya'abkach Óoxten yéetel ja' yéetel secado utia'al u caracterización wa mantener ku dispersos ichil ja' wa solventes orgánicos. [Chen 2009, p.217]

Conclusión

U kaambalil yo'osal ultrasonidos u procesos sol-gel conduce jump'éel ma'alo'ob mezcla yéetel desaglomeración le partículas. Le ba'ala' resulta ti' menor Buka'aj le partículas, beyo' le partícula esférica, baja dimensión yéetel morfología mejorada. Supuesto u sono-geles u caracterizan tumen u densidad yéetel le ba'ax fina ka homogénea. Táan a yáantajo'ob u crean debido u evitación u búukinta'al solvente ti' le formación le k'iino', sino tu xan yéetel chuunil laat'a'an, debido le inicial reticulado reticulación inducida tumen ultrasonido. Ka' le tuukula' secado, le sonogels resultantes ye'esa'al jump'éel ba'ax u partículas, u jela'anil in u contrapartes obtenida xma' ka'anatako'ob ultrasonido,, filamentosos. [Esquivias et el., 2004]
Ku u demostrado ti' u búukinta'al ultrasonido ku ts'tantik Cha' le adaptación materiales únicos ti' le procesos sol-gel. Beyo' ultrasonido ka'anal potencia, jump'éel potente nu'ukula' yo'osal investigación yéetel ma'alo'ob u química yéetel ts'aak.

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Literatura leti' referencias

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