Problems of exploitations of microwave reactors for nanoparticles synthesis

Dąbrowska, S.; Chudoba, T.; Leonelli, C.; Wojnarowicz, J.; Łojkowski, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Problems of exploitations of microwave reactors for nanoparticles synthesis

Autorzy

Dąbrowska S. , Chudoba T. , Leonelli C. , Wojnarowicz J. , Łojkowski W.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Problemy przy eksploatacji reaktorów mikrofalowych do syntezy nanocząstek

Języki publikacji

Abstrakty

The advantages of microwave reactors in chemistry have been exploited in many fields, but the proper reactor design still make a challenge. Areas where microwave technology is applied are drying, chemical decomposition, powder synthesis, sintering, and chemical process control. This article goes through the measurement and construction material’s problems, especially in chemical synthesis of various nanoparticles. Issues of reactor’s operation modes, materials used for microwave devices, and solvents are discussed. Examples of nanoparticles reactor’s synthesis are given. The article describes typical problems encountered in research laboratories when preparing nanostructured powders.

Zalety technologii ogrzewania mikrofalowego są wykorzystane w wielu dziedzinach, między innymi w mineralizacji, syntezie proszków, syntezach organicznych, spiekaniu oraz w suszeniu. W artykule omówiono zagadnienia związane z pomiarami parametrów reakcji oraz konstrukcji reaktorów dedykowanych do syntez chemicznych. Główną uwagę poświę- cono trybom pracy reaktorów, materiałom konstrukcyjnym, a także problemom eksploatacji w urządzeniach mikrofalowych dedykowanych do otrzymywania nanoproszków różnego typu i przeznaczenia. Artykuł pokazuje możliwe problemy, które mogą wystąpić w laboratorium badawczym w którym używa się reaktorów mikrofalowych, szczególnie w syntezach nanocząstek.

Słowa kluczowe

microwave synthesis high pressure chemical reaction reactor design nanoparticles

mikrofale synteza wysokie ciśnienie reakcje chemiczne nanocząstki reaktor

Wydawca

Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego

Czasopismo

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

Rocznik

2018

Tom

no. 3

Strony

41--47

Opis fizyczny

Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Dąbrowska S.

s.dabrowska@labnano.pl

Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland
Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

autor

Chudoba T.

Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland

autor

Leonelli C.

Department of Engineering “Enzo Ferrari”, Univeristy of Modena and Reggio Emilia, Italy

autor

Wojnarowicz J.

Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland

autor

Łojkowski W.

Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland

Bibliografia

1. Sun J., Wang W.: Review on Microwave-Matter Interaction Fundamentals and Efficient Microwave-Associated Heating Strategies. Materials, 2016, 9(4), p. 231. DOI: 10.3390/ma9040231.
2. Bogdal D.: Microwave-assisted Organic Synthesis, One Hundred Reaction Procedures. Amsterdam: Elsevier, 2005.
3. Schanche J.S.: Microwave synthesis solutions from personal chemistry. Molecular Diversity, 2003, 7(2-4), pp. 291-298. DOI:10.1023/B:MODI.0000006866.38392.f7.
4. Cravotto G., Carnaroglio D. (eds.): Microwave Chemistry. Berlin: De Gruyter, 2017.
5. Leadbeater N.E., McGowan C.B.: Laboratory experiments using microwave heating. CRC Press, 2013.
6. Łojkowski W., Leonelli C., Chudoba T., Wojnarowicz J., Majcher A., Mazurkiewicz A.: High-Energy-Low-Temperature Technologies for the Synthesis of Nanoparticles: Microwaves and High Pressure. Inorganics, 2014, 2(4), pp. 606-619. DOI: 10.3390/inorganics2040606.
7. Kappe C.O.: Controlled microwave heating in modern organic synthesis. Angewandte Chemie International Edition, 2004, 43(46), pp. 6250-6284. DOI: 10.1002/anie.200400655.
8. Bana P., Greiner I.: Interpretation of the Effects of Microwaves. In: Keglevich G. (ed.): Milestones in Microwave Chemistry. Switzerland: Springer, 2016. DOI: 10.1007/978-3-319-30632-2_4.
9. Fang Z., Smith Jr. R.L., Qi X.: Production of Biofuels and Chemicals with Microwave. Netherlands: Springer, 2015. DOI:10.1007/978-94-017-9612-5.
10. Leonelli C., Veronesi P.: Microwave Reactors for Chemical Synthesis and Biofuels Preparation. In: Fang Z., Smith Jr. R.L., Qi X. ed.: Production of Biofuels and Chemicals with Microwave. Netherlands: Springer, 2015. DOI: 10.1007/978-94-017-9612-5_2.
11. Balint E., Keglevich G.: The spread of the application of the microwave technique in organic synthesis. In: Keglevich G. (ed.): Milestones in Microwave Chemistry. Switzerland: Springer, 2016. DOI: 10.1007/978-3-319-30632-2_1.
12. Horikoshi S., Schiffmann R.F., Fukushima J.: Serpone N.: Microwave Chemical and Materials Processing. Singapore: Springer, 2018. DOI: 10.1007/978-981-10-6466-1.
13. Bogdal D., Bednarz S., Lukasiewicz M.: Microwave induced thermal gradients in solventless reaction systems. Tetrahedron, 2006, 62(40), pp. 9449-9445. DOI: 10.1016/j.tet.2006.07.038.
14. Kappe C.O.: How to measure reaction temperature in microwave-heated transformations. Chemical Society Reviews, 2013, 42, pp. 4977-4990. DOI: 10.1039/c3cs00010a.
15. Wojnarowicz J., Chudoba T., Gierlotka S., Sobczak K., Lojkowski W.: Size Control of Cobalt-Doped ZnO Nanoparticles Obtained in Microwave Solvothermal Synthesis. Crystals, 2018, 8(4), p. 179. DOI: 10.3390/cryst8040179.
16. Kuśnieruk S., Wojnarowicz J., Chodara A., Chudoba T., Gierlotka S., Łojkowski W.: Influence of hydrothermal synthesis parameters on the properties of hydroxyapatite nanoparticles. Beilstein Journal of Nanotechnology, 2016, 7, pp. 1586-1601. DOI: 10.3762/bjnano.7.153.
17. Wojnarowicz J., Opalinska A., Chudoba T., Gierlotka S., Mukhovskyi R., Pietrzykowska E., Sobczak K., Lojkowski W.: Effect of Water Content in Ethylene Glycol Solvent on the Size of ZnO Nanoparticles Prepared Using Microwave Solvothermal Synthesis. Journal of Nanomaterials, 2016, 2789871. DOI: 10.1155/2016/2789871.
18. Wojnarowicz J., Chudoba T., Koltsov I., Gierlotka S., Dworakowska S., Lojkowski W.: Size control mechanism of ZnO nanoparticles obtained in microwave solvothermal synthesis. Nanotechnology, 2018, 29(6), 065601. DOI: 10.1088/1361-6528/ aaa0ef.
19. Wojnarowicz J., Chudoba T., Gierlotka S., Lojkowski, W.: Effect of Microwave Radiation Power on the Size of Aggregates of ZnO NPs Prepared Using Microwave Solvothermal Synthesis. Nanomaterials, 2018, 8(5), p. 343. DOI: 10.3390/nano8050343.
20. Wojnarowicz J., Chudoba T., Smoleń D., Łojkowski W., Majcher A., Mazurkiewicz A.: Przykłady otrzymywania nanocząstek z wykorzystaniem mikrofalowej solwotermalnej syntezy MSS. Szkło i Ceramika, 2014, 6, pp. 8-11 (in Polish).
21. Opalinska A., Leonelli C., Lojkowski W., Pielaszek R., Grzanka E., Chudoba T., Matysiak H., Wejrzanowski T., Kurzydlowski K.J.: Effect of pressure on synthesis of Pr-doped zirconia powders produced by microwave-driven hydrothermal reaction. Journal of Nanomaterials, 2006, 98769. DOI: 10.1155/ JNM/2006/98769.
22. Opalinska A., Malka I., Dzwolak W., Chudoba T., Presz A., Lojkowski W.: Size-dependent density of zirconia nanoparticles. Beilstein Journal of Nanotechnology, 2015, 6, pp. 27-35. DOI: 10.3762/ bjnano.6.4.
23. Kaszewski J., Łojkowski W., Narkiewicz, U.: Preparation of ZrO2:Tb via microwave hydrothermal method. Optica Applicata, 2009, 39(4), pp. 773-779.
24. Bondioli F., Ferrari A.M., Braccini S., Leonelli C., Pellacani G.V., Opalińska, A., Chudoba T., Grzanka E., Palosz B.F., Łojkowski W.: Microwave - Hydrothermal Synthesis of Nanocrystalline Pr - Doped Zirconia Powders at Pressures up to 8 MPa. Solid State Phenomena, 2003, 94, pp. 193-196. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.94.193.
25. Majcher A., Wiejak J., Przybylski J., Chudoba T., Wojnarowicz J.: A Novel Reactor for Microwave Hydrothermal Scale-up Nanopowder Synthesis. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 2013, 11(1), pp. 361-368. DOI: 10.1515/ijcre-2012-0009.
26. Majcher A.: Batch Control of Microwave Hydrothermal Synthesis of Nanopowders Processs. Problemy Eksploatacji. Maintenance Problems, 2015, 98(3), pp 5-16.
27. Wojnarowicz J., Mukhovskyi R., Pietrzykowska E., Kusnieruk S., Mizeracki J., Lojkowski W.: Microwave solvothermal synthesis and characterization of manganese-doped ZnO nanoparticles. Beilstein Journal of Nanotechnology, 2016, 7, pp. 721-732. DOI: 10.3762/bjnano.7.64.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-66e58cb3-1bfa-4413-824b-88a68f44f36b