超聲波聲化學(xué)反應(yīng)與合成@臺(tái)風(fēng)資訊

聲化學(xué)是超聲波在化學(xué)反應(yīng)和過(guò)程中的應(yīng)用，在液體中引起聲化學(xué)作用的機(jī)理是聲學(xué)現(xiàn)象空化。杭超超聲波實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)設(shè)備用于廣泛的聲化學(xué)過(guò)程。

聲化學(xué)反應(yīng)

在化學(xué)反應(yīng)和過(guò)程中可以觀察到以下聲化學(xué)效應(yīng)：

• 提高反應(yīng)速度

• 增加反應(yīng)輸出

• 更有效的能源使用

• 相轉(zhuǎn)移催化劑的性能改進(jìn)

• 避免相轉(zhuǎn)移催化劑

• 活化金屬和固體

• 增加試劑或催化劑的反應(yīng)性

• 改進(jìn)粒子合成

• 納米粒子涂層

• 聲化學(xué)轉(zhuǎn)換反應(yīng)途徑

液體中的超聲空化

空化即“液體中氣泡的形成，生長(zhǎng)和爆炸性崩潰"，空化塌陷產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部加熱（約5000K），高壓力 (約 1000 atm)，和巨大的加熱和冷卻速率（> 109 K / sec）和液體噴射流（?400 km/ h）。

氣泡是真空氣泡。真空由一側(cè)的快速移動(dòng)的表面和另一側(cè)的惰性液體產(chǎn)生。由此產(chǎn)生的壓力差用于克服液體內(nèi)的內(nèi)聚力和附著力。空化可以以不同的方式產(chǎn)生，例如文丘里噴嘴，高壓噴嘴，高速旋轉(zhuǎn)或超聲換能器。在所有這些系統(tǒng)輸入能量轉(zhuǎn)化為摩擦、湍流、波浪和空化。轉(zhuǎn)化為空化的輸入能量的比例，取決于液體在空化設(shè)備中運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)因素。

加速度的強(qiáng)度是影響能量轉(zhuǎn)化為空化的重要因素之一。更高的加速度創(chuàng)造更高的壓力差，增加了產(chǎn)生真空氣泡的可能性，而不是產(chǎn)生通過(guò)液體傳播的波。因此，加速度越高，轉(zhuǎn)化為空化的能量的比例越高。在超聲換能器的情況下，加速度由振蕩振幅來(lái)描述。

更高的振幅導(dǎo)致更有效地產(chǎn)生空化，杭超的工業(yè)設(shè)備可以產(chǎn)生高達(dá)115μm的振幅。這些高振幅允許高功率傳輸率，而這反過(guò)來(lái)又能產(chǎn)生高達(dá) 100W/cm3 的高功率密度。除強(qiáng)度外, 還應(yīng)加快液體的速度, 從而在動(dòng)蕩、摩擦和波浪產(chǎn)生方面造成損失降到小。為此，方式是單向運(yùn)動(dòng)。

超聲波之所以被使用是因?yàn)樗鼘?duì)過(guò)程的影響：

• 通過(guò)還原金屬鹽制備活化金屬

• 通過(guò)超聲處理生成活化金屬

• 活性金屬溶液的制備

• 涉及非金屬固體的反應(yīng)

• 金屬(Fe、鉻、錳、Co)氧化物的顆粒化學(xué)合成，如用作催化劑

• 金屬或金屬鹵化物在載體上的浸漬

• 金屬，合金，沸石和其他固體的結(jié)晶和析出

• 通過(guò)高速粒子碰撞改變表面形態(tài)和粒度

• 形成非晶納米結(jié)構(gòu)材料，包括高表面積過(guò)渡金屬，合金，碳化物，氧化物和膠體

• 晶體結(jié)塊

• 平滑和去除鈍化氧化物涂層

• 顯微操作（分餾）的小顆粒

• 固體的分散

• 膠體（Ag，Au，Q型CdS）的制備

• 聲化學(xué)聚合物

• 聚合物的降解和改性

• 聚合物的合成

• 有機(jī)污染物在水中的分解