Moleküller, İyonlar, ve Akustik Kavitasyon ile Katı Parçacıklar etkinleştirilmesi

Aşağıdaki deneylerin genel amacı, akustik kavitasyon altında homojen ve heterojen sistemlerde iyonların ve katıların aktivasyonunu göstermektir. Bu, Argonne ile doyurulmuş fosforik asit içinde soğutulmuş bir pisuar iyonları çözeltisine yüksek frekanslı ultrason uygulanarak elde edilir. Uyarılmış uranyumun lüminesansı karanlık bir odada gözle görülebilir ve spektrometre ile ölçülebilir.

İkinci adım olarak, bir argon karbon monoksit gazı karışımı ile doyurulmuş saf suda platin dördünün kimyasal indirgenmesini kullanarak platin nanopartiküllerin kararlı kolloidlerini hazırlayın. Daha sonra, plütonyum kolloidleri, saf sudaki plütonyum dioksitin süspansiyonunun slys ile hazırlanır. Argonne ile doyurulmuş.

Sonuçlar, doymuş gaz ultrasonik frekansının, yığın sıcaklığının ve sonikasyonlu çözeltinin bileşiminin, verimli sono lüminesansı ve sono kimyasal aktivitesi için en kritik parametreler olduğunu göstermektedir. Sono kimyası, akustik kavitasyondan, başka bir deyişle, çalışanların ultrason ile ışınımına uğrayan sıvılardaki kavitasyon kabarcıklarının çökmesinden kaynaklanır. Prensip olarak, her bir kavitasyon kabarcığı, neredeyse oda sıcaklığında çözeltilerde yüksek enerjili süreçler sağlayan bir mikro reaktör olarak düşünülebilir.

Yaşlanma çalışması, kabarcık çöküşünde ulaşılan aşırı koşulların doğası veya kimyasal reaksiyonların mekanizmaları gibi sono kimyası alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin anlamı, ultrasonik radyasyon altında asil metali azaltma olasılığı nedeniyle nanopartikül süspansiyonunun oluşumuna ve katalizörün sentezine doğru uzanır. Bu yöntem için ilk olarak, karmaşık sistemlerde ultrason altında plütonyum dioksitin çözünme davranışını incelemeye başladığımızda aklımıza geldi.

Saf suda elde ettiğimiz sonuçlar bizi şaşırttı, bu nedenle plütonyum OID'leri basit ve kontrollü bir şekilde hazırlama imkanı sunuyor. Ekipmanı hazırlayarak ölçüme başlayın. 200 ila 600 kilohertz aralığında ultrason sağlamak için çok frekanslı bir jeneratöre bağlı yüksek frekanslı bir dönüştürücü kullanın.

Dönüştürücüye sıkıca takmak için bir kelepçe kullanın. Bir termos belirtilen silindirik sono reaktörü. Dönüştürücü sono reaktör tertibatını, bu noktada açık tutulan ışık geçirmez bir kutuya bir çeviri aşamasına yerleştirin.

Ardından, reaktörün merkezi spektrometrenin giriş yarığı üzerinde görüntülenebilecek şekilde konumlandırın. Sıvı nitrojen soğutmalı bir CCD kameraya bağlı spektrometre, emisyon spektrumlarını kaydetmek için kullanılır, bu nedenle sonar reaktörünün bölgesine bir görüş hattı vardır. Daha sonra, sonar reaktörüne fosforik asit içinde hazırlanmış bir pisuar çözeltisi ekleyin.

Burada 200 ila 600 kilohertz ultrasona ek olarak 250 mililitre eklenir. Bunu üretmek için 20 kilohertz ultrason kullanılabilir. Sono reaktörüne uyan bir Teflon kapağa bir santimetre kare titanyum korna monte edin.

Kapağı reaktörün üzerine sıkıca yerleştirin. Şimdi sono reaktörüne bir termokupl ekleyin. Reaktöre giden gaz giriş borusuna bir Argonne kaynağı bağlayın.

Çıkış gazı tüpünü dörtlü kütle spektrometresinin girişine bağlayarak sono reaktörüne bağlantıları tamamlayın. Hidrojen gazını incelemek için kriyostatı açın ve yaklaşık sıfır ila bir santigrat dereceye ayarlayın. Argonun çözeltiye dakikada 100 mililitre hızında akmasını başlatın.

Bu arada, kütle spektrometresi sinyalleri sabit olduğunda kütle spektrometresinden gelen argon ve hidrojen sinyallerini izlemeye başlayın. Yaklaşık yarım saat sonra, yüksek frekanslı ultrasonik jeneratörü 60 watt'ta açın. 15 ila 20 dakika sonra yaklaşık 10 santigrat derece sabit durum sıcaklığına ulaşıldığında, moleküler hidrojen kütle spektrometresi sinyalinin kavitasyon ve su parçalanmasını gösteren arttığını kontrol edin.

Sono reaktörünün görsel kontrolü de yapılabilir. Pisuar sono lüminesansı çıplak gözle görülebilir. Işık geçirmez kutuyu kapatın.

Spektrumları ölçmeye hazırlanmak. Sono lüminesansını ölçmeye başlayın. Her biri 300 saniye boyunca spektrum kaydı.

Sauna lüminesans spektrumlarını ölçtükten sonra ultrasonik jeneratörü kapatın. Parazit ışığının varlığının düzeltilmesine izin vermek için ultrason yokluğunda emisyon spektrumlarını ölçün. Ayrıca, güzel bir taban çizgisine ulaşılana kadar kütle spektrometresi sinyallerini ölçmeye devam edin.

Bu deney bir davlumbaz altında yapılmalıdır. Litre başına beş gram platin dört çözelti hazırlayarak başlayın. 50 mililitrelik hava geçirmez çift ceketli cam reaktör kurun.

Reaktörü bir platin 100 termokupl ile donatın ve septum bağlantılı PTFE giriş ve çıkış tüpleri, her biri dakikada 100 mililitre aralığında kalibre edilmiş akış ölçerlere sahip. Giriş borusunu %10 karbon monoksit içeren bir argon gazı kaynağına bağlayın. Çıkış borusunu bir su tutucuya ve son olarak bir gaz kütle spektrometresine bağlayın.

Reaktörün üst kısmındaki reaktöre 50 mililitre deiyonize su verin. 20 kilohertz'lik bir jeneratöre bağlı pozitif bir elektrik dönüştürücü ile bir santimetre kare titanyum probu sabitleyin. TRO ucunun reaktörün altından yaklaşık iki santimetre uzakta olduğundan emin olun.

Deneylerden yaklaşık beş dakika önce soğutucuyu başlatın ve sıcaklığı eksi 18 santigrat dereceye ayarlayın. Argon karbon monoksit gazı akışını dakikada yaklaşık 100 mililitre ile başlatın. Gaz, çözeltinin derinliklerinde köpürmeli ve TRO ucu sıvı yüzeyinin bir ila iki santimetre altında olmalıdır.

10 ila 15 dakika sonra, gaz girişini sıvı yüzeyinin biraz altına sabitleyin. Soğutucu kurulum sıcaklığına ulaştığında, ultrasonik ışınlamayı santimetre kare başına 17 watt akustik güçle başlatın ve sıcaklığın yaklaşık 20 santigrat derece olması için 15 ila 20 dakika bekleyin. Paslanmaz çelik bir iğne ile donatılmış bir şırınga yardımıyla, litre başına beş gram kloral platik asit çözeltisinin kesin bir miktarını bir mililitre alın.

Bu deneyde, şırıngayı reaktör üzerindeki septuma hareket ettirin. İğneyi dikkatlice septumdan geçirin ve çözeltiyi kavitasyon bölgesine enjekte edin. Güneş ucunun altında.

Solüsyonu yavaşça içeri ve dışarı pompalayarak şırıngayı temizleyin. Bir mililitrelik bir numune alın, ardından şırıngayı çıkarın. Çözeltiyi 15 ila 30 dakikalık düzenli aralıklarla örneklemek için şırıngayı kullanın.

Mevcut olduklarında, buradaki platin iyonu konsantrasyonunu ölçmek için her bir mililitrelik numuneyi bölün. 260 nanometre bandının UV görünür spektroskopisi, çözeltide platin iyonu tespit edilemediği anda, başlangıçta ve yaklaşık yarım saat sonra sistem içindeki platin dört iyonunun miktarını gösterir. 20 santigrat derecede yaklaşık üç saat, ultrasonik radyasyonu kapatın, gazı ve soğutucuyu kapatın.

Platin nanopartikül süspansiyonunu reaktörden çıkarın. Bu video için transmisyon elektron mikroskobu için bir numune hazırlamanın yanında, süspansiyonun birkaç damlası bir ila dört mililitre mutlak etanol içinde dağıtılır. Bu süspansiyondan bir damla alın ve karbon kaplı bir bakır TEM ızgarasına koyun.

Çözücünün tamamen buharlaşmasından sonra, aktinitlerin sono kimyasal reaksiyonlarını incelemek için analize devam edin. Atlan tesisinden bunun gibi bir torpido gözü kullanın. Kurulum, 20 kilohertz Sona Yolu, sıkı bir Teflon halka ve gaz kaynağı, sıcaklık kontrolü, gaz çıkışı örneklemesi veya diğer ihtiyaçlar için erişim noktaları ile önceki deneylerde kullanılana benzer.

Sono kimyasal reaktöründe saf suda plütonyum oksit tozunu askıya alın. Ultrasonik probu takın, kriyostat sıcaklığını ayarlayın ve kolloidler oluşturmak, elde edilen çözeltiyi santrifüjlemek ve UV görünür spektroskopisi ve x-ışını absorpsiyon ince yapı spektroskopisi için snat kolloidlerini geri kazanmak için beş ila 12 saat boyunca argon gazı sonikat ekleyin. Siyah eğri, Argonne varlığında pisuar iyonları olmadan kalorik çözelti başına 0.2 molar emisyon spektrumunu gösterir.

Çözelti 10 santigrat derecededir ve 65 watt'ta 203 kilohertz ultrason ile ışınlanır. Spektrum, 310 nanometre merkezli hidroksit radikal emisyonuna ve ultraviyoleden yakın kızılötesine kadar uzanan geniş bir sürekliliğe sahiptir. Mavi eğri, 0.1 molar pisuar iyonunun varlığında aynı çözeltinin emisyon spektrumunu gösterir.

Çöken kabarcıklar tarafından yayılan 250 ila 450 nanometre aralığındaki fotonlar, pisuar iyonları tarafından neredeyse tamamen emilir. 512 ve 537 nanometredeki uyarılmış iyonların emisyon çizgileri çok zayıftır. Bunları, pisuar iyonlarının varlığında siyah ve mavi renkte 0.5 molar fosforik asit, 0.5 molar fosforik asitten oluşan bir sono lüminesans spektrumu ile karşılaştırın.

Spektrumlar, 61 watt'ta 203 kilohertz ultrason ile 10 santigrat derecede alınır. 496 nanometre, 517 nanometre ve 540 nanometredeki güçlü emisyon çizgileri, uyarılmış pisuar iyonlarına atfedilir. Fosfat ile kompleksleşmenin, pisuarı su molekülleri tarafından söndürülmeye karşı etkili bir şekilde koruduğunu açıkça göstermektedirler.

Argon karbon monoksit atmosferi altında saf suda platin dördünün sono kimyasal indirgenmesi sırasında konsantrasyonların evrimi burada gösterilmektedir. Sıcaklık 20 santigrat derecedir. Açık mavi ve koyu mavi eğriler sırasıyla moleküler hidrojen ve karbondioksit konsantrasyonlarını gösterir.

Ultrasonik radyasyon 10 dakikada tetiklendiğinde bu eğrilikler artmaya başlar. Mililitre başına 0.35 watt gücünde. Platin dört 30 dakika sonra eklenir, ölçülür.

Konsantrasyon zamanla giderek azalır. Platin ikininki sıfırdan maksimuma sabit bir şekilde yükselir ve sonra sıfıra geri dönerken, tahmini platin sıfır konsantrasyonu monoton olarak artar. Ultrasonik ışınlama altında.

Sistem platin nanopartiküller, transmisyon elektron mikroskobu üretir. Bu nanopartiküllerin görüntüleri, içinde süspanse edildikleri kolloid ile birlikte burada gösterilmektedir. Bir kez ustalaştıktan sonra, çok frekanslı kimyasal cihaz çok çeşitli sistemler için kullanılabilir.

Bu yöntemi denerken, geliştirildikten sonra çözeltideki platinin sono kimyasal indirgenmesini sağlamak için tüm deney koşullarını, özellikle gaz atmosferini ve sıcaklığını kontrol etmeyi unutmamak çok önemlidir. Bu anımsatma tekniği, sono kimya alanındaki araştırmacıların ultrason altında utes'in uyarılmasını keşfetmelerinin yolunu açtı. Plütonyum ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın.

Dikkatli bir şekilde ele alınmayı, uygun altyapıları ve deneycileri eğitmeyi gerektirir.