パワー超音波に提出した液体中の音響キャビテーションは音ルミネセンスとして知られる、珍しい化学反応性と発光の起源である崩壊泡、内部の過渡的な極端な条件を作成します。希ガスの存在下では、非平衡プラズマが形成されている。 「ホット」粒子と崩壊する気泡によって生成された光子は、溶液中の化学種を励起することができる。
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この記事について
サマリー
要約
核形成、成長、および電源超音波に提出液体中の微小気泡の内破崩壊：超音波の化学的および物理的効果は、音の波を有する分子の直接的な相互作用からではなく、音響キャビテーションを生じていない。気泡の激しい内破は、化学的に反応性の種の形成に光、という音ルミネセンスの放出につながる。本稿では、我々は極端なintrabubble条件や溶液中での音響キャビテーションの化学反応性の研究を可能にする技術が記載されている。希ガスを散布した水の音ルミネセンススペクトルの分析は、非平衡プラズマ形成のための証拠を提供する。フォトン及びキャビテーション気泡によって生成された「ホット」粒子は、それらの化学反応性を増加させる溶液中の非揮発性種を励起することができます。例えば酸性溶液中ウラニルイオンの超高輝度音ルミネセンスのメカニズムは、ウラン濃度に応じて変化する：sonophotoluminescenceは希釈溶液中で支配し、衝突励起はより高いウラン濃度で貢献しています。二次音響化学製品は、気泡の内部に形成されている化学的活性種に起因するが、その後、液相中に拡散し、様々な製品を形成するために、溶液前駆体と反応することができる。例えば、純水中でのPtの音響化学還元（IV）は、任意のテンプレートまたはキャッピング剤なしの金属白金の単分散ナノ粒子のための革新的な合成経路を提供しています。多くの研究は、分割された固体を活性化するために超音波の利点を明らかにする。一般に、超音波の機械的効果が強く、化学的効果に加えて、異種システムに寄与する。具体的には、純水中でのPuO 2粉末の超音波分解は、両方の効果にプルトニウムの安定したコロイドが得られます。
概要
このような固体表面の洗浄、液体の脱気、材料科学、環境修復、医学などの多数の産業および研究分野での電力の超音波の使用は、過去10年の間に1注目されている。超音波治療は、コンバージョンを増加歩留まりを向上させ、均一溶液中でだけでなく、異種システムでの反応を開始します。一般的には、液体中の超音波振動の物理的および化学的影響は、電源2の超音波を照射して液体中の微小気泡の内破崩壊音響キャビテーション又は、換言すれば、から生じることが認められている。キャビテーション気泡の激しい内破は、化学的活性種とソノルミネッセンスの形成に関与している気泡の気相中での一過性の極端な条件を生成する。それにもかかわらず、議論はまだそのような極端な条件の起源にわたって継続されます。分光analysi音ルミネセンスのSは良いバブル崩壊時に発生するプロセスを理解するのに役立ちます。水中では、希ガスで飽和し、音ルミネセンススペクトルは、OHから構成されています（2Σ+-X 2ΠI）、OH、（C 2 S +-2 S +）のバンドや紫外線からの近赤外部分に至るまで幅広い連続発光スペクトル3の。 OH（2Σ+の-X 2Πi）の発光バンドの分光分析は、水、4,5の超音波分解の間に非平衡プラズマの形成を明らかにした。低い超音波周波数で、ブラウ....
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プロトコル
ウランソノルミネッセンスの1。測定
サーモスタット円筒sonoreactor 203または607 kHzの超音波を与える高周波トランスデューサの上面に取り付けられている。 20kHzの低周波超音波で超音波照射は、反応器の頂部に配置された再現性の1cm 2のチタンホーンを用いて行われる。発光スペクトルを液体窒素に結合された分光計を用いて230から800 nmの範囲に記録されているCCDカメラを冷却した。出口ガス中の水素は、四重極質量分析計（MS）を用いて分光学的研究と同時に測定される。
- しっかりと高周波トランスデューサーとガラス部分に20 kHzのホーンを保持しているテフロンのふたの上にガラス部分を取り付けることによりsonoreactorを準備します。移動ステージ上sonoreactorを入れて、発光分光計の入射スリット上に二つのミラー原子炉の中心と、画像にとしての位置を調整します。
- 加熱下で濃縮のHClO 4の最小容量のCETAMA / CEAフランスが提供する重み付きUO 3サンプルを、溶解して過塩素酸ウラニル溶液を調製。その後、希釈のHClO 4と溶液の量を調整します。 H 3 PO 4でウラニル溶液を調製するにUOを、濃縮のHClO 4中で3つのサンプルを溶....
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結果
ウラニルイオン音ルミネセンスはのHClO 4溶液において極めて弱い：UO 2 2 +イオンによる典型的な光吸収が500 nm以下の観測されるものの、興奮（UO 2 2 +）*（512 nmおよび537 nmでの中央）からの輝線はほとんど見られない（ 図1）。 UO 2 2 +のSLが消光される。この消光は協調水分子11月13日によって励起ウラニルイオンの還元に起因することができます。
•→UO（UO 2 2 +）* + H 2 O 2 + + H + + OH
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ディスカッション
音ルミネセンスとソノケミストリーの成功を観察するための最も重要なパラメータは以下のとおりです。1）厳格で飽和ガスの制御と超音波処理中のバルク温度は、2）超音波周波数を慎重に選択する、3）消光を防止するために、超音波処理し、溶液の最適な組成物を用いた。
ソノ反応の反応速度だけでなく、音ルミネセンスの強度は、超音波に提出溶液の温度に非常に敏感である：ほとんどの "いつもの"化学反応の速度論とは対照的に、ソノプロセスの割合は、バルクの温度に下がる1。音ルミネセンスは、同様の挙動を示す。これは、液体を加熱することに関連した蒸気圧の上昇の直接的な結果である。溶媒の量は大きくソノプラズマ消光につながる気泡の内部に入る蒸気圧が高い。このため、最大ソノYを取得するield又はソノルミネッセンスの最大強度は、任意の実験は可能な限り低温で行うべきである。 Cは5倍に低下する音ルミネセンスの強度を生じる30°〜11°Cのバルク温度の上昇：この原理をアルゴンで飽和水におけるソノ音ルミネセンスによって実証することができる。
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開示事項
著者らは、開示することは何もありません。
謝辞
著者は、フランスのANR（ANR-10-BLAN-0810 NEQSONを付与）とCEA / DEN /マルクールを承認したいと思います。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 20 kHz 超音波発生器 | Sonics Vibracell | ||
| 多周波発生器 AG 1006 | T&C電力変換 | ||
| クライオスタット RE210 | ラウダ | ||
| 分光計 SP 2356i | ローパー・サイエンティフィック | ||
| CCD カメラ SPEC10-100BR 液体窒素冷却 | ローパー・サイエンティフィック | ||
| 四重極質量分析計 PROLAB 300 | サーモサイエンティフィック | ||
| 遠心分離機 シグマ 1-14 | シグマ・アルドリッチ | ||
| H2PtCl6 6H<サブ>2O | シグマ-アルドリッチ | ||
| AR;Ar/COガス | 空気、液体 | ||
| 、ウラン、プルトニウム化合物 | |||
| 過塩素酸 | Sigma-Aldrichの研究所で調製 Sigma-Aldrich | ||
| リン酸 | Sigma-Aldrich | ||
| , ギ酸 | Sigma-Aldrich |
参考文献
- Mason, T. J., Lorimer, J. P. Applied Sonochemistry. The Uses of Power Ultrasound in Chemistry and Processing. Wiley-VCH Verlag GmbH. , Weinheim. (2002).
- Suslick, K. S. Ultrasound: Its Chemical, Physical, and Biological Effects. , Wiley-VCH. New York. (1988).
- Pflieger, R.....
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再版と許可
