Ultraschalldispersion von Nanomaterialien

Ultraschalldispersion von Nanomaterialien

Die Wechselwirkung von Druckwellen (Ultraschall) mit einem flüssigen Medium führt zur Bildung von Hohlräumen in Flüssigkeiten. Diese Hohlräume unterliegen einer kontinuierlichen Kompression und Verdünnung, wenn sie mit positiven und negativen Druckzyklen interagieren. Dies geht so lange, bis die Hohlräume einen kritischen Radius erreichen, der durch die Ultraschallfrequenz bestimmt wird. Die Implosion von Blasen erzeugte eine lokale Temperatur von 5000 K und Drücke von bis zu 1000 atm.

Beschreibung:

Ultraschall ist eine sehr effektive Verarbeitungsmethode bei der Erzeugung und Anwendung von Materialien in Nanogröße. Im Allgemeinen kann die Ultraschallkavitation in Flüssigkeiten eine schnelle und vollständige Entgasung bewirken: verschiedene chemische Reaktionen initiieren, indem freie chemische Ionen (Radikale) erzeugt werden; Beschleunigung chemischer Reaktionen durch Erleichterung des Mischens von Reaktanten; verbessern die Polymerisation und Depolymerisation

Reaktionen durch vorübergehendes Dispergieren von Aggregaten oder durch dauerhaftes Aufbrechen chemischer Bindungen in Polymerketten; Emulgierraten erhöhen; Verbesserung der Diffusionsraten; hochkonzentrierte Emulsionen oder einheitliche Dispersionen von Materialien in Mikro- oder Nanogröße herzustellen; unterstützen die Extraktion von Substanzen wie Enzymen aus Tier-, Pflanzen-, Hefe- oder Bakterienzellen; Viren aus infiziertem Gewebe entfernen; und schließlich empfindliche Partikel, einschließlich Mikroorganismen, erodieren und abbauen . Ultraschall kann im Labor- und Labormaßstab getestet werden, bevor die Ergebnisse auf kommerzielles Niveau hochskaliert werden.

Parameter:

Anwendung:

Anwendungen der Sonochemie•Sonochemie wurde zur Synthese von Verbundwerkstoffen für Energiespeicheranwendungen verwendet wie:

1. Ultraschallunterstützte Synthese wurde zur Herstellung von Platin-Ruthenium-Nanopartikeln, Gold- und Platin-Nanopartikeln usw. für Brennstoffzellenelektroden verwendet.

2. Synthese von Cu2O-Graphen, Graphenoxid-Fe2O3 für Lithium-Ionen-Batterieelektroden.

3. Primäre/binäre/ternäre Nanoverbundstoffe, die eine gute spezifische Kapazität, Leistungsdichte, Energiedichte und zyklische Stabilität ergaben, anwendbar für Elektrodenmaterial in Superkondensatoren. Nanokomposite aus Kohlenstoffmaterialien (CNT, Graphen usw.), leitenden Polymeren und Metalloxiden besaßen aufgrund des synergistischen Effekts verbesserte elektrische Eigenschaften.

Vorteile der Sonochemie•Ultraschall-unterstützte Synthesehilfen bei der Herstellung von gleichmäßig verteilten und gleichgroßen Nanokompositen in kurzer Zeit und mit geringerem Energieverbrauch im Vergleich zu Methoden wie mechanischem Abrieb, Elektroabscheidung usw.•Hohe Reaktionsgeschwindigkeiten können mit Sonochemie erreicht werden, was zu einer zeiteffizienten Synthese führt .•Verbesserte Eigenschaften wurden in den Bereichen Kinetik, Selektivität, Extraktion, Auflösung, Filtration, Kristallinität beobachtet.•Bis heute beträgt die maximale spezifische Kapazität, die durch das sonochemisch hergestellte Elektrodenmaterial des Superkondensators erreicht wird, ≈1000-1200 F /g, während für die hydrothermale Methode ≈80-100 F/g und für die Solvothermalmethode ≈200F/g festgestellt wurde.

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