超声波声化学反应与合成 -凯发app

超声波声化学反应与合成

声化学是超声波在化学反应和过程中的声学应用，在液体中引起声化学作用的机理是声学空化现象。超声波实验室和工业设备用于广泛的声化学过程。

声化学反应

在化学反应和过程中可以观察到以下声化学效应：

• 提高反应速度

• 增加反应输出

• 更有效的能源使用

• 相转移催化剂的性能改进

• 避免相转移催化剂

• 活化金属和固体

• 增加试剂或催化剂的反应性

• 改进粒子合成

• 纳米粒子涂层

• 声化学转换反应途径

   液体中的超声空化

空化即“液体中气泡的形成，生长和爆炸性崩溃”，空化塌陷产生强烈的局部加热（约5000k），高压力 (约 1000 atm)，和巨大的加热和冷却速率（> 109 k / sec）和液体喷射流（〜400 km/ h）。

气泡是真空气泡。真空由一侧的快速移动的表面和另一侧的惰性液体产生。由此产生的压力差用于克服液体内的内聚力和附着力。空化可以以不同的方式产生，例如文丘里喷嘴，高压喷嘴，高速旋转或超声换能器。在所有这些系统输入能量转化为摩擦、湍流、波浪和空化。转化为空化的输入能量的比例，取决于液体在空化设备中运动的几个因素。

加速度的强度是影响能量转化为空化的重要因素之一。更高的加速度创造更高的压力差，增加了产生真空气泡的可能性，而不是产生通过液体传播的波。因此，加速度越高，转化为空化的能量的比例越高。在超声换能器的情况下，加速度由振荡振幅来描述。

较高的振幅导致更有效地产生空化，超声波工业设备可以产生高达115μm的振幅。这些高振幅允许高功率传输率，而这反过来又能产生高达 100w/cm3 的高功率密度。除强度外, 还应加快液体的速度, 从而把动荡、摩擦和波浪方面产生损失降到较小。为此，最佳方式是单向运动。

超声波之所以被使用是因为它对过程的影响：

• 通过还原金属盐制备活化金属

• 通过超声处理生成活化金属

• 活性金属溶液的制备

• 涉及非金属固体的反应

• 金属(fe、铬、锰、co)氧化物的颗粒化学合成，如用作催化剂

• 金属或金属卤化物在载体上的浸渍

• 金属，合金，沸石和其他固体的结晶和析出

• 通过高速粒子碰撞改变表面形态和粒度

·                     形成非晶纳米结构材料，包括高表面积过渡金属，合金，碳化物，氧化物和胶体

·                     晶体结块

·                     平滑和去除钝化氧化物涂层

·                     显微操作（分馏）的小颗粒

• 固体的分散

• 胶体（ag，au，q型cds）的制备

• 声化学聚合物

·                     聚合物的降解和改性

·                     聚合物的合成

• 有机污染物在水中的分解

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