分子、イオン、および音響キャビテーションと固体粒子を活性化

次の実験の全体的な目標は、音響キャビテーション下での均質系および不均一系におけるイオンと固体の活性化を実証することです。これは、アルゴンヌで飽和したリン酸中の小便器イオンの冷却溶液に高周波超音波を印加することによって達成されます。励起ウランの発光は、暗い部屋で目視でき、分光計で測定できます。

第2のステップとして、アルゴン一酸化炭素ガス混合物で飽和させた純水中の白金4の化学的還元を使用して、白金ナノ粒子の安定コロイドを調製します。次に、プルトニウムコロイドは、純水中の二酸化プルトニウムの懸濁液をスライスするだけで調製されます。アルゴンヌで飽和しています。

結果は、飽和ガス超音波周波数、バルク温度、および超音波処理溶液の組成が、効率的なソノ発光およびソノ化学活性のための最も重要なパラメータであることを示しています。園化学は、音響キャビテーション、つまり、超音波で放射された流体中のキャビテーション気泡の従業員が崩壊することから生じます。原則として、各キャビテーションバブルは、ほぼ室温の溶液で高エネルギーのプロセスを提供するマイクロリアクターと見なすことができます。

老化の研究は、気泡崩壊時に到達する極限条件の性質や化学反応のメカニズムなど、園化学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の意味は、超音波放射線下で貴金属を還元する可能性があるため、ナノ粒子懸濁液の形成および触媒の合成にまで及びます。この方法のアイデアを最初に思いついたのは、複雑な系における超音波下での二酸化プルトニウムの溶解挙動の研究を開始したときでした。

純水で得られる結果には驚かされており、したがって、プルトニウムOIDを簡単かつ制御された方法で調製する可能性を提供しています。機器を準備することから測定を開始します。多周波発生器に接続された高周波トランスデューサを使用して、200〜600キロヘルツの範囲の超音波を提供します。

clを使用するamp トランスデューサーにしっかりと取り付けます。魔法瓶は円筒形のソノリアクターを示しています。トランスデューサソノリアクターアセンブリを、この時点で開いたままの軽量タイトボックス内の並進ステージに置きます。

次に、リアクターの中心が分光器の入口スリットに画像化されるように配置します。液体窒素冷却CCDカメラに結合された分光器は、発光スペクトルを記録するために使用されるため、ソナーリアクターの領域への視線があります。次に、リン酸で調製した小便器溶液をソナーリアクターに加えます。

ここでは、200〜600キロヘルツの超音波に加えて250ミリリットルが追加され、20キロヘルツの超音波を使用してそれを生成することができます。1cm四方のチタンホーンをテフロン蓋に取り付けて、ソノリアクターに取り付けます。

蓋を反応器にぴったりと置きます。次に、ソノリアクターに熱電対を追加します。アルゴンヌの供給源を反応器のガス入口チューブに取り付けます。

出口ガス管を四重質量分析計の入口に接続して、ソノリアクターへの接続を完了します。水素ガスを調べるには、クライオスタットの電源を入れ、摂氏約0度から1度に設定します。アルゴンヌを毎分100ミリリットルの速度で溶液に流し込み始めます。

一方、質量分析計の信号が一定のら、質量分析計からのアルゴン信号と水素信号の監視を開始します。約30分後、60ワットの高周波超音波発生器のスイッチを入れます。15〜20分後に約10°Cの定常温度に達したら、分子状水素質量分析計の信号が増加し、キャビテーションと水の溶解を示すことを確認します。

ソノリアクターの目視確認も行うことができます。小便器ソノ発光は肉眼で観察できます。ライトタイトボックスを閉じます。

スペクトル測定の準備をするため。ソノ発光の測定を開始します。各300秒間のスペクトル記録。

サウナの発光スペクトルを測定した後、超音波発生器のスイッチを切ります。超音波の不在下で発光スペクトルを測定し、寄生虫光の存在を補正できるようにします。また、適切なベースラインに達するまで、質量分析信号の測定を続けます。

この実験は、ドラフトの下で行う必要があります。まず、1リットルあたり5グラムのプラチナ4溶液を準備します。50ミリリットルの気密ダブルジャケットガラスリアクターを設置。

リアクターにプラチナ100熱電対とセプタム接続PTFEインレットチューブとアウトレットチューブを装備し、それぞれに毎分100ミリリットルの範囲で校正された流量計を装備します。インレットチューブを10%一酸化炭素のアルゴンガス源に接続します。アウトレットチューブをウォータートラップに接続し、最終的にはガス質量分析計に接続します。

50ミリリットルの脱イオン水をリアクター上部のリアクターに導入します。1cm四方のチタン製プローブを、20キロヘルツの発電機に接続された正極電気トランスデューサーで固定します。TROの先端が原子炉の底から約2センチメートルのところにあることを確認します。

実験開始の約5分前にチラーを作動させ、温度をマイナス18°Cに設定します。アルゴン一酸化炭素ガスの流れを毎分約100ミリリットルで開始します。ガスは溶液の奥深くで泡立ち、TROチップは液体の表面から1〜2センチメートル下にある必要があります。

10〜15分後、ガス入口を液面の少し下に固定します。チラーがセットアップ温度に達したら、17ワット/センチメートルの二乗の音響電力で超音波照射を開始し、温度が摂氏約20度になるまで15〜20分待ちます。ステンレス鋼の針を備えた注射器の助けを借りて、1リットルあたり5グラムのクロラール白酸溶液1ミリリットルの正確な量を取ります。

この実験では、シリンジを反応器上の中隔に移動します。針を中隔に慎重に導入し、キャビテーションゾーン内に溶液を注入します。スンデの先端の下。

溶液を静かに出し入れして、シリンジを空にします。1ミリリットルのサンプルを取り出してから、シリンジを取り外します。シリンジを使用して、15〜30分の間隔で溶液をサンプリングします。

利用可能になったら、ここで白金イオン濃度を測定するために、各1ミリリットルのサンプルを分割します。260ナノメートル帯の紫外可視分光法は、システム内の白金4イオンの量を最初に示し、溶液中に白金イオンが検出されなくなるとすぐに約30分後に示します。摂氏20度で約3時間、超音波放射をオフにし、ガスとチラーをオフにします。

白金ナノ粒子懸濁液を反応器から取り除きます。次に、このビデオの透過型電子顕微鏡用のサンプルを準備するために、数滴の懸濁液を1〜4ミリリットルの無水エタノールに分散させます。この懸濁液を1滴取り、カーボンコーティングされた銅製TEMグリッドに堆積させます。

溶媒が完全に蒸発した後、アクチニドのソノ化学反応を研究するための分析に進みます。アトランの施設にあるこのようなグローブボックスを活用しましょう。このセットアップは、20キロヘルツのソナロード、タイトなテフロンリング、ガス源、温度制御、ガス出力サンプリング、またはその他のニーズのためのアクセスポイントを備えた以前の実験で使用されたものと似ています。

酸化プルトニウム粉末を純水に懸濁し、園化学反応器で懸濁します。超音波プローブを取り付け、クライオスタットの温度を設定し、アルゴンガスを5〜12時間超音波処理してコロイドを形成し、得られた溶液を遠心分離し、UV可視分光法およびX線吸収微細構造分光法用のスナットコロイドを回収します。黒い曲線は、アルゴンヌの存在下での小便器イオンを含まないカロリー溶液あたり0.2モルの発光スペクトルを示しています。

溶液は摂氏10度にあり、65ワットで203キロヘルツの超音波が照射されます。スペクトルは、310ナノメートルを中心とする水酸化物ラジカル放射を持ち、紫外線から近赤外までの幅広い連続体を持っています。青い曲線は、0.1モルの小便器イオンの存在下での同じ溶液の発光スペクトルを示しています。

崩壊する気泡によって放出される250〜450ナノメートルの範囲の光子は、小便器イオンによってほぼ完全に吸収されます。励起イオンの512ナノメートルと537ナノメートルの輝線は非常に弱いです。これらを、小便器イオンの存在下で黒の0.5モルリン酸と青の0.5モルリン酸のソノ発光スペクトルと比較します。

スペクトルは摂氏10度で、203キロヘルツの超音波を61ワットで取得します。496ナノメートル、517ナノメートル、540ナノメートルの強い輝線は、励起された小便器イオンに起因します。彼らは、リン酸塩との錯体形成が水分子による急冷から小便器を効率的に保護することを明確に示しています。

ここでは、アルゴン一酸化炭素雰囲気下での純水中での白金4のソノケミカル還元中の濃度の変化を示しています。気温は摂氏20度です。水色と濃色の曲線は、それぞれ水素分子と二酸化炭素の濃度を示しています。

これらの曲線は、超音波放射が10分後にトリガーされると増加し始めます。ミリリットルあたり0.35ワットの電力で。プラチナ4は30分後に追加され、測定されます。

集中力は時間とともに着実に減少します。プラチナ2の濃度はゼロから最大値まで着実に上昇し、その後ゼロに戻りますが、プラチナゼロの推定濃度は単調に増加します。超音波照射下。

このシステムは、白金ナノ粒子、透過型電子顕微鏡を生成します。これらのナノ粒子の画像と、それらが懸濁しているコロイドをここに示します。それをマスターすると、多周波化学デバイスは多種多様なシステムに使用できます。

この方法を試みる間、その開発後に溶液中の白金のソノケミカル還元を誘発するために、すべての実験条件、特にガス雰囲気と温度を制御することを覚えておくことが非常に重要です。この回想の技術は、園化学分野の研究者が超音波下でのutesの励起を研究する道を開きました。プルトニウムの取り扱いは極めて危険であることを忘れないでください。

それには、慎重な取り扱い、適切なインフラ、実験者の訓練が必要です。