Dispersión ultrasónica de nanomateriales
Se utilizó un equipo ultrasónico como se muestra en principio en la Fig. 1. Un transductor ultrasónico piezoeléctrico transforma un voltaje eléctrico sinusoidal en una vibración mecánica de resonancia longitudinal, donde la frecuencia de resonancia del equipo es de 20 kHz.
Detalles
Dispersión ultrasónica de nanomateriales
La interacción de las ondas de presión (ultrasonido) con un medio líquido conduce a la formación de cavidades en el líquido. Estas cavidades sufren continua compresión y rarefacción cuando interactúan con ciclos de presión positiva y negativa. Esto continúa hasta que las cavidades alcanzan un radio crítico, que está determinado por la frecuencia del ultrasonido. La implosión de burbujas creó una temperatura local de 5000 K y presiones de hasta 1000 atm.
Descripción:
El ultrasonido es un método de procesamiento muy eficaz en la generación y aplicación de materiales de tamaño nanométrico. En general, la cavitación ultrasónica en líquidos puede provocar una desgasificación rápida y completa: iniciar varias reacciones químicas generando iones químicos libres (radicales); acelerar las reacciones químicas facilitando la mezcla de los reactivos; mejorar la polimerización y despolimerización
reacciones por dispersión temporal de agregados o por ruptura permanente de enlaces químicos en cadenas poliméricas; aumentar las tasas de emulsificación; mejorar las tasas de difusión; producir emulsiones altamente concentradas o dispersiones uniformes de materiales de tamaño micrométrico o nanométrico; ayudar a la extracción de sustancias tales como enzimas de células animales, vegetales, de levadura o bacterianas; eliminar virus del tejido infectado; y finalmente, erosionar y descomponer partículas susceptibles, incluidos los microorganismos. El ultrasonido puede probarse a escala de laboratorio y de sobremesa antes de que los resultados se amplíen al nivel comercial.
Parámetro:
Modelo/Datos | sono-20-1000 | sono-20-2000 | sono-20-3000 | sono-15-3000 |
Frecuencia | 20±0,5 kilociclos | 20±0,5 kilociclos | 20±0,5 kilociclos | 15±0.5 kilociclos |
Energía | 1000W | 2000W | 3000W | 3000W |
Voltaje | 110/220V | |||
La temperatura | 300 grados | |||
Presión | 35 MPa | |||
Intensidad del sonido | 20 W/cm² | 40 W/cm² | 60 W/cm² | 60 W/cm² |
Máxima capacidad | 10 l/min | 15 l/min | 20 l/min | 20 l/min |
material de cuerno | Titanio | |||
Solicitud:
Aplicaciones de la sonoquímica•La sonoquímica se ha utilizado para la síntesis de compuestos para aplicaciones de almacenamiento de energía como:
1. La síntesis asistida por ultrasonido se ha utilizado para la preparación de nanopartículas de platino-rutenio, nanopartículas de oro y platino, etc. para electrodos de celdas de combustible.
2. Síntesis de Cu2O-Grafeno, óxido de grafeno-Fe2O3 para electrodos de baterías de iones de litio.
3. Nanocompuestos primarios/binarios/ternarios que dieron buena capacitancia específica, densidad de potencia, densidad de energía y estabilidad cíclica aplicable para material de electrodo en supercondensadores. Los nanocompuestos de materiales de carbono (CNT, grafeno, etc.), polímeros conductores y óxidos metálicos debido al efecto sinérgico poseían propiedades eléctricas mejoradas.
Ventajas de la sonoquímica • La síntesis asistida por ultrasonido ayuda en la preparación de nanocompuestos uniformemente distribuidos y de tamaño uniforme en poco tiempo y utilizando menos energía en comparación con métodos como el desgaste mecánico, la electrodeposición, etc. • Se pueden lograr altas velocidades de reacción utilizando la sonoquímica, lo que resulta en una síntesis eficiente .•Se observaron propiedades mejoradas en el campo de la cinética, selectividad, extracción, disolución, filtración, cristalinidad.•Hasta hoy, la capacitancia específica máxima alcanzada por el material del electrodo del supercapacitor, preparado con el método sonoquímico, es ≈1000-1200 F /g mientras que para el método hidrotermal se encontró que era ≈80-100 F/g y para solvothermal era ≈200F/g.
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