Published May 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Using numerical analysis of ordinary differential equation systems to predict the chemical concentration after plasma irradiation
Creators
- 1. Nagaoka University of Technology
- 2. Ho Chi Minh City University of Technology and Education
- 3. Sabaragamuwa University of Sri Lanka
Description
In this study, a zero-dimensional numerical simulation of the atmospheric pressure plasma (APP) interface with a liquid solution was performed. By assuming that the solution reaction is dependent on the injection of radicals and electrons, we were able to obtain a single short APP discharge with the liquid solution. This study can predict excitation temperature, electron temperature, and population densities of species and result in optimum conditions for a chemical reaction for the synthesis of nanoparticles or other applications of the reaction between APP and liquid surface. This work aims to explain the effect of pH values on the synthesis of gold nanoparticles compared with experimental results. We found that the effect of pH value is expected to impact the generation of gold nanoparticles. Therefore, a high pH value is suitable for generating gold atoms for nano-synthesis. The fundamental plasma properties, such as population density, electron temperature, excitation temperature, and gas temperature, and chemical reaction process were studied. The simulation results were consistent with the experimental observations.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذه الدراسة، تم إجراء محاكاة رقمية صفرية الأبعاد لواجهة بلازما الضغط الجوي (APP) بمحلول سائل. بافتراض أن تفاعل المحلول يعتمد على حقن الجذور والإلكترونات، تمكنا من الحصول على تفريغ قصير واحد للتطبيق مع المحلول السائل. يمكن لهذه الدراسة التنبؤ بدرجة حرارة الإثارة ودرجة حرارة الإلكترون والكثافة السكانية للأنواع وتؤدي إلى ظروف مثالية للتفاعل الكيميائي لتوليف الجسيمات النانوية أو التطبيقات الأخرى للتفاعل بين APP والسطح السائل. يهدف هذا العمل إلى شرح تأثير قيم الأس الهيدروجيني على تخليق الجسيمات النانوية الذهبية مقارنة بالنتائج التجريبية. وجدنا أنه من المتوقع أن يؤثر تأثير قيمة الأس الهيدروجيني على توليد الجسيمات النانوية الذهبية. لذلك، فإن قيمة الرقم الهيدروجيني العالية مناسبة لتوليد ذرات الذهب للتخليق النانوي. تمت دراسة خصائص البلازما الأساسية، مثل الكثافة السكانية ودرجة حرارة الإلكترون ودرجة حرارة الإثارة ودرجة حرارة الغاز وعملية التفاعل الكيميائي. كانت نتائج المحاكاة متسقة مع الملاحظات التجريبية.Translated Description (French)
Dans cette étude, une simulation numérique à zéro dimension de l'interface plasma à pression atmosphérique (APP) avec une solution liquide a été réalisée. En supposant que la réaction de la solution dépend de l'injection de radicaux et d'électrons, nous avons pu obtenir une seule décharge APP courte avec la solution liquide. Cette étude peut prédire la température d'excitation, la température des électrons et les densités de population des espèces et aboutir à des conditions optimales pour une réaction chimique pour la synthèse de nanoparticules ou d'autres applications de la réaction entre l'APP et la surface du liquide. Ce travail vise à expliquer l'effet des valeurs de pH sur la synthèse des nanoparticules d'or par rapport aux résultats expérimentaux. Nous avons constaté que l'effet de la valeur du pH devrait avoir un impact sur la génération de nanoparticules d'or. Par conséquent, une valeur de pH élevée est appropriée pour générer des atomes d'or pour la nano-synthèse. Les propriétés fondamentales du plasma, telles que la densité de population, la température des électrons, la température d'excitation et la température du gaz, ainsi que le processus de réaction chimique ont été étudiés. Les résultats de la simulation étaient cohérents avec les observations expérimentales.Translated Description (Spanish)
En este estudio, se realizó una simulación numérica de dimensión cero de la interfaz de plasma a presión atmosférica (APP) con una solución líquida. Suponiendo que la reacción de la solución depende de la inyección de radicales y electrones, pudimos obtener una sola descarga corta de APP con la solución líquida. Este estudio puede predecir la temperatura de excitación, la temperatura de los electrones y las densidades de población de las especies y dar como resultado condiciones óptimas para una reacción química para la síntesis de nanopartículas u otras aplicaciones de la reacción entre APP y la superficie líquida. Este trabajo tiene como objetivo explicar el efecto de los valores de pH en la síntesis de nanopartículas de oro en comparación con los resultados experimentales. Descubrimos que se espera que el efecto del valor de pH afecte la generación de nanopartículas de oro. Por lo tanto, un valor de pH alto es adecuado para generar átomos de oro para la nano-síntesis. Se estudiaron las propiedades fundamentales del plasma, como la densidad de población, la temperatura de los electrones, la temperatura de excitación y la temperatura del gas, y el proceso de reacción química. Los resultados de la simulación fueron consistentes con los resultados experimentales.Files
5.0091403.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استخدام التحليل العددي لأنظمة المعادلة التفاضلية العادية للتنبؤ بالتركيز الكيميائي بعد تشعيع البلازما
- Translated title (French)
- Utilisation de l'analyse numérique des systèmes d'équations différentielles ordinaires pour prédire la concentration chimique après irradiation plasma
- Translated title (Spanish)
- Uso del análisis numérico de sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias para predecir la concentración química después de la irradiación de plasma
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4280610738
- DOI
- 10.1063/5.0091403
References
- https://openalex.org/W1926950498
- https://openalex.org/W1968003297
- https://openalex.org/W1977741966
- https://openalex.org/W2002274300
- https://openalex.org/W2005496094
- https://openalex.org/W2008596725
- https://openalex.org/W2020259213
- https://openalex.org/W2022801796
- https://openalex.org/W2027838421
- https://openalex.org/W2046611894
- https://openalex.org/W2060604247
- https://openalex.org/W2067915449
- https://openalex.org/W2085394080
- https://openalex.org/W2096869961
- https://openalex.org/W2128315632
- https://openalex.org/W2144799133
- https://openalex.org/W2153357396
- https://openalex.org/W2153561067
- https://openalex.org/W2154502383
- https://openalex.org/W2158282557
- https://openalex.org/W2167297462
- https://openalex.org/W2167347711
- https://openalex.org/W2169327432
- https://openalex.org/W2254749656
- https://openalex.org/W2461493192
- https://openalex.org/W2507344031
- https://openalex.org/W2621708074
- https://openalex.org/W2788033961
- https://openalex.org/W2793837604
- https://openalex.org/W2804606356
- https://openalex.org/W2884036488
- https://openalex.org/W2905589461
- https://openalex.org/W2914887487
- https://openalex.org/W2914888387
- https://openalex.org/W2916209261
- https://openalex.org/W2932343923
- https://openalex.org/W2946221890
- https://openalex.org/W2958734909
- https://openalex.org/W3006084185
- https://openalex.org/W3036731227
- https://openalex.org/W3046227120
- https://openalex.org/W3080338984
- https://openalex.org/W3097630731
- https://openalex.org/W3102402865
- https://openalex.org/W3137717389
- https://openalex.org/W3163852233
- https://openalex.org/W3216810274