Активация молекул, ионов, и твердые частицы с акустической кавитации

Общая цель следующих экспериментов — продемонстрировать активацию ионов и твердых тел в однородных и гетерогенных системах при акустической кавитации. Это достигается за счет применения высокочастотного ультразвука к охлажденному раствору ионов писсуара в фосфорной кислоте, насыщенной Аргонной. Люминесценцию возбужденного урана можно увидеть на глаз в темной комнате и измерить спектрометром.

В качестве второго шага готовят стабильные коллоиды наночастиц платины с помощью химического восстановления платины 4 в чистой воде, насыщенной газовой смесью монооксида углерода аргона. Далее коллоиды плутония получают просто путем перебора суспензии диоксида плутония в чистой воде. Пропитан Аргонной.

Результаты показывают, что ультразвуковая частота насыщающего газа, объемная температура и состав ультразвукового раствора являются наиболее важными параметрами для эффективной люминесценции и химической активности соно. Сонохимия возникает из акустической кавитации, другими словами, из схлопывания сотрудниками кавитационных пузырьков в жидкостях, облучаемых ультразвуком. В принципе, каждый кавитационный пузырь можно рассматривать как микрореактор, обеспечивающий высокоэнергетические процессы при решениях, близких к комнатной температуре.

Изучение старения может помочь ответить на ключевые вопросы в области химии соно, такие как природа экстремальных условий, достигаемых при схлопывании пузырьков, или механизмы химических реакций. Применение этого метода распространяется на образование суспензии наночастиц и синтез катализатора из-за возможности восстановления благородного металла под ультразвуковым излучением. Впервые идея этого метода пришла нам в голову, когда мы начали изучать поведение растворения диоксида плутония под действием ультразвука в сложных системах.

Мы были удивлены результатами, которые мы получаем в чистой воде, поэтому предлагаем возможность получения плутониевых OID простым и контролируемым способом. Начните измерение с подготовки оборудования. Используйте высокочастотный преобразователь, подключенный к многочастотному генератору, для обеспечения ультразвука в диапазоне от 200 до 600 килогерц.

С помощью зажима плотно прикрепите его к преобразователю. Термос с констатированным цилиндрическим соно-реактором. Поместите узел сонореактора преобразователя на трансляционный столик в светонепроницаемый бокс, который в этот момент остается открытым.

Затем расположите его так, чтобы центр реактора можно было изобразить на входной щели спектрометра. Спектрометр, соединенный с ПЗС-камерой, охлаждаемой жидким азотом, используется для записи спектров излучения, поэтому существует прямая видимость в области гидроакустического реактора. Далее добавьте в гидроакустический реактор приготовленный раствор писсуара в ортофосфорной кислоте.

Здесь добавляется 250 миллилитров в дополнение к ультразвуку с частотой от 200 до 600 килогерц. Для его производства можно использовать ультразвук с частотой 20 килогерц. Установите титановый рог площадью в один квадратный сантиметр в тефлоновую крышку, которая подходит для реактора SONO.

Плотно закройте реактор крышкой. Теперь добавьте термопару в сонореактор. Прикрепите источник Аргонны к газовходной трубке реактора.

Завершите подключение к сонореактору, подключив выходную газовую трубку к входу четырехугольного масс-спектрометра. Чтобы изучить газообразный водород, включите криостат и установите его примерно на ноль-один градус по Цельсию. Начните поступление аргонны в раствор со скоростью 100 миллилитров в минуту.

Тем временем начинайте следить за сигналами аргонны и водорода от масс-спектрометра, когда сигналы масс-спектрометра будут постоянными. Примерно через полчаса включают высокочастотный ультразвуковой генератор на 60 Вт. Как только через 15-20 минут будет достигнута устойчивая температура около 10 градусов Цельсия, убедитесь, что сигнал молекулярного водородного масс-спектрометра увеличился, что указывает на кавитацию и лизис воды.

Также может быть произведен визуальный осмотр сонореактора. Люминесценцию сону писсуара можно наблюдать невооруженным глазом. Закройте светлую герметичную коробку.

Для подготовки к измерению спектров. Начните измерять люминесценцию соно. Запись спектров по 300 секунд каждая.

После измерения спектров люминесценции сауны выключите ультразвуковой генератор. Измеряйте спектры излучения в отсутствие ультразвука, чтобы обеспечить коррекцию присутствия паразитарного света. Также продолжайте измерять сигналы масс-спектрометрии до тех пор, пока не будет достигнут хороший базовый уровень.

Этот эксперимент необходимо проводить под вытяжным шкафом. Начните с приготовления пяти граммов на литр раствора платины четыре. Установите 50-миллилитровый герметичный стеклянный реактор с двойной рубашкой.

Оснастите реактор термопарой и перегородкой из платины 100, соедините входную и выходную трубки из ПТФЭ, каждая с расходомером, откалиброванным в диапазоне 100 миллилитров в минуту. Подсоедините входную трубку к источнику газообразного аргона с 10% угарным газом. Подсоедините выходную трубку к гидрозатвору и, в конечном итоге, к газовому масс-спектрометру.

Введите 50 миллилитров деионизированной воды в реактор в верхней части реактора. Закрепите титановый щуп квадратного сечения в один сантиметр с положительным электрическим преобразователем, подключенным к генератору с частотой 20 килогерц. Убедитесь, что наконечник TRO находится примерно в двух сантиметрах от дна реактора.

Примерно за пять минут до начала экспериментов запустите чиллер и установите температуру на отметку минус 18 градусов по Цельсию. Запустите поток газа угарного газа аргона со скоростью около 100 миллилитров в минуту. Газ должен пузыриться глубоко внутри раствора, а наконечник TRO должен находиться на одном-двух сантиметрах ниже поверхности жидкости.

Через 10–15 минут зафиксируйте входное отверстие газа немного ниже поверхности жидкости. Как только чиллер достигнет установленной температуры, начните ультразвуковое облучение с акустической мощностью 17 Вт на квадратный сантиметр и подождите от 15 до 20 минут, пока температура не достигнет около 20 градусов Цельсия. С помощью шприца, оснащенного иглой из нержавеющей стали, возьмите точное количество пяти граммов на литр раствора хлорно-платиновой кислоты на один миллилитр.

В этом эксперименте переместите шприц к перегородке на реакторе. Осторожно введите иглу через перегородку и введите раствор в пределах зоны кавитации. Ниже кончика сунде.

Очистите шприц, осторожно закачивая раствор внутрь и наружу. Возьмите образец объемом в один миллилитр, затем извлеките шприц. Используйте шприц для отбора проб раствора через равные промежутки времени от 15 до 30 минут.

Когда они станут доступны, разделите каждый образец на один миллилитр, чтобы измерить концентрацию ионов платины. Ультрафиолетовая спектроскопия видимого диапазона 260 нанометров показывает количество четырех ионов платины в системе первоначально и примерно через полчаса, как только ионы платины не могут быть обнаружены в растворе. Примерно через три часа при температуре 20 градусов Цельсия выключите ультразвуковое излучение, выключите газ и охладитель.

Извлеките из реактора суспензию наночастиц платины. Далее для подготовки образца для просвечивающей электронной микроскопии для этого видео несколько капель суспензии диспергируются в одном-четырех миллилитрах абсолютного этанола. Возьмите одну каплю этой суспензии и нанесите ее на медную сетку ПЭМ с углеродным покрытием.

После полного испарения растворителя приступают к анализу для изучения сонохимических реакций актинидов. Используйте бардачок, подобный этому, от предприятия Atlan. Установка аналогична той, которая использовалась в предыдущих экспериментах с 20-килогерцовой дорогой Sona Road, плотным тефлоновым кольцом и точками доступа к источнику газа, контролю температуры, отбору проб газа или другим потребностям.

Суспензируйте порошок оксида плутония в чистой воде в химическом реакторе SONO. Подсоедините ультразвуковой щуп, установите температуру криостата и введите газообразный ультразвук аргона на пять-12 часов для образования коллоидов, центрифугируйте полученный раствор и восстановите коллоиды для УФ-видимой спектроскопии и рентгеновской абсорбционной спектроскопии тонкой структуры. Черная кривая показывает спектр излучения 0,2 моляра на теплородный раствор без ионов писсуара в присутствии Аргонны.

Раствор находится при температуре 10 градусов Цельсия и облучается ультразвуком с частотой 203 килогерц при мощности 65 Вт. Спектр включает в себя излучение гидроксидных радикалов с центром в 310 нанометрах и широкий континуум, простирающийся от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона. Синяя кривая показывает спектр излучения того же раствора в присутствии 0,1 молярных ионов писсуара.

Фотоны в диапазоне от 250 до 450 нанометров, испускаемые схлопывающимися пузырями, почти полностью поглощаются ионами писсуара. Эмиссионные линии возбужденных ионов на 512 и 537 нанометрах очень слабые. Сравните их со спектрами сонолюминесценции 0,5 молярной фосфорной кислоты в черном цвете и синего цвета, 0,5 молярной фосфорной кислоты в присутствии ионов мочеприемника.

Спектры получены при температуре 10 градусов Цельсия с помощью ультразвука 203 килогерц при мощности 61 Вт. Сильные эмиссионные линии на 496 нанометров, 517 нанометров и 540 нанометров относятся к возбужденным ионам писсуара. Они наглядно показывают, что комплексообразование с фосфатами эффективно защищает писсуар от закаливания молекулами воды.

Показана эволюция концентраций при соно-химическом восстановлении 4 платины в чистой воде в атмосфере монооксида углерода аргона. Температура составляет 20 градусов по Цельсию. Светло-голубая и темно-синяя кривые показывают концентрацию молекулярного водорода и углекислого газа соответственно.

Эти кривые начинают увеличиваться при срабатывании ультразвукового излучения через 10 минут. С мощностью 0,35 Вт на миллилитр. Платиновая четверка добавляется через 30 минут, она измеряется.

Концентрация неуклонно снижается со временем. В то время как концентрация платины 2 неуклонно поднимается от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю, расчетная концентрация платины 0 увеличивается монотонно. Под ультразвуковым облучением.

Система производит наночастицы платины, просвечивающий электронный микроскоп. Изображения этих наночастиц показаны здесь вместе с коллоидом, в котором они суспензированы. Как только вы освоите его, многочастотное химическое устройство может быть использовано для большого количества систем.

При использовании этого метода очень важно помнить о контроле всех экспериментальных условий, особенно газовой атмосферы и температуры, чтобы вызвать сонохимическое восстановление платины в растворе после его разработки. Этот метод реминисценции проложил путь исследователям в области химии соно к изучению возбуждения утоков под действием ультразвука. Не забывайте, что работа с плутонием может быть крайне опасной.

Это требует бережного обращения с соответствующей инфраструктурой и обучения экспериментаторов.