بالموجات فوق الصوتية تقشير من المياه التشتت الجرافين
- أحادية وثنائية الطبقة nanosheets الجرافين يمكن أن تنتج بسرعة عن طريق تقشير بالموجات فوق الصوتية مع إنتاجية عالية وبتكلفة منخفضة.
- بالموجات فوق الصوتية الجرافين تقشر يمكن functionalized مع البوليمرات الحيوية من أجل الحصول على الجرافين التشتت في الماء.
- بواسطة التجويف بالموجات فوق الصوتية، والجرافين توليفها يمكن زيادة معالجة إلى تشتت المياه القائمة مستقرة.
بالموجات فوق الصوتية تقشير من عالية الجودة الجرافين
Ultrasonication هو وسيلة يمكن الاعتماد عليها لإنتاج طبقات الجرافين (أحادية، الثنائية وعدد قليل من طبقة الجرافين) من رقائق الجرافيت أو الجسيمات. بينما تقنيات تقشير المشتركة الأخرى مثل ball- ولفة مصانع أو خلاطات القص عالية، ترتبط منخفضة الجودة واستخدام المواد الكيميائية العدوانية والمذيبات، يقنع طريقة تقشير بالموجات فوق الصوتية عن طريق انتاج عالية الجودة، والقدرة العملية العالية وظروف التصنيع خفيفة.
التجويف بالموجات فوق الصوتية يخلق قوى القص المكثفة، التي تفصل بين طبقات الجرافيت مكدسة في أحادية، ثنائي وبعض طبقات من الجرافين خالية من العيوب.
صحائف الجرافين المياه Dispersable
في ظل ظروف طبيعية، الجرافين هو بالكاد dispersable في الماء ويشكل وحدات العمل وتكتلات عندما فرقت في وسط مائي. منذ النظم المائية لها مزايا كبيرة من كونها غير مكلفة، وغير سامة، وصديقة للبيئة، وأنظمة الجرافين المياه القائمة هي جذابة للغاية لمصنعي الجرافين والصناعة التحويلية.
من أجل الحصول على nanosheets الجرافين dispersable المياه، يتم تعديل الجرافين تقشر بالموجات فوق الصوتية مع السكريات / البوليمرات الحيوية مثل بولولان، الشيتوزان، الجينات، الجيلاتين أو الصمغ العربي.
- جودة عالية الجرافين
- ارتفاع العائد
- تشتت المياه القائمة
- تركيز عالي
- كفاءة عالية
- عملية سريعة
- تكلفة منخفضة
- الإنتاجية العالية
- صديق للبيئة
نظام الموجات فوق الصوتية لتقشير الجرافين
بروتوكول التقشير مباشرة من الجرافيت
حلت بولولان غير الأيونية والجينات أنيوني (1.0 غرام) بشكل منفصل في 20 مل من الماء المقطر (DI)، في حين تم حل الشيتوزان الموجبة (0.4 غرام) في 20 مل من حمض الخليك DI مع 1٪ بالوزن. وقد فرقت مسحوق الجرافيت في حلول البوليمر الحيوي المائي والمعالجة باستخدام UP200S المعالج بالموجات فوق الصوتية (بحد أقصى قوة 200 واط، تردد 24 كيلوهرتز، HIELSCHER الموجات فوق الصوتية، ألمانيا) مجهزة sonotrode مخروط المخروط الناقص التيتانيوم (نموذج طرف الصغير S3، قطر الحافة 3 مم، والحد الأقصى 210μm السعة، كثافة الطاقة الصوتية أو كثافة السطح 460 W سم-2) وفقا للشروط التالية: 0.5 دورة و 50٪ السعة، لمدة 10، 20، 30، و 60 دقيقة على التوالي. وقد تم الحصول على أفضل النتائج في صوتنة 30min في. تم تطبيق صوتنة في قوة 16.25 W لمدة 30 دقيقة، مع استهلاك الطاقة (انتاج الطاقة لكل وحدة حجم) من 731 مل WS-1.
وفي وقت لاحق، تم طرد مخاليط في 1500 دورة في الدقيقة لمدة 60 دقيقة لإزالة جزيئات الغرافيت unexfoliated ثم غسلها 5 مرات وطرد مرة أخرى في 5000 دورة في الدقيقة لمدة 20 دقيقة لإزالة البوليمرات الحيوية الزائدة. وكانت حلول الظلام الرمادي الناتجة فراغ المجفف في 40ºC حتى لا كتلة الخسارة. تم redispersed ينتج عن ذلك من مساحيق البوليمر الجرافين في الماء (1 ملغ مل-1 لبولولان والشيتوزان. 0.18 ملغ مل-1 لالجينات) لتوصيف. وأشارت ورقة الجرافين التي حصلت عليها ultrasonication pullulan-، alginate-، وبمساعدة الشيتوزان كما سحب-G، ALG-G، وشيت-G، على التوالي.
من الأنظمة الثلاثة، كان بولولان والشيتوزان أكثر فعالية في تقشير من الجرافيت من الجينات. أثمرت هذه الطريقة أحادية تقشر، ثنائي، وصحائف الجرافين القليلة طبقة مع (حواف) وجود عيوب منخفضة فقط الجانبية. الامتزاز من البوليمرات الحيوية على سطح الجرافين يتيح الاستقرار طويل الأمد (أكثر من 6 أشهر) من التشتت مائي.
(Unalan وآخرون 2015)
الصور TEM من سحب-G ل: (أ) مدة 10 دقيقة. (ب) 20 دقيقة. (ج) 30 دقيقة. (د) 60 دقيقة. (ه) شيت-G لمدة 30 دقيقة. (و) ALG-G لمدة 30 دقيقة. (Unalan وآخرون 2015)
نظم بالموجات فوق الصوتية
وتستخدم عالية الطاقة المعالجات بالموجات فوق الصوتية HIELSCHER في جميع أنحاء العالم لتقشير ناجحة وتشتت الجرافيت والجرافين. تتوفر من المختبر والمقعد العلوي يصل إلى وحدات الإنتاج الصناعي الكاملة لدينا المشتتات بالموجات فوق الصوتية. وبالاضافة الى متانة، 24/7 تشغيل وصيانة منخفضة، ultrasonicators HIELSCHER إقناع من سهولة عالية من التجهيز وخطي تطويره.
العمليات يمكن اختبارها بسهولة والأمثل في المختبر. بعد ذلك، جميع النتائج العملية يمكن زيادتها الخطي تماما لمستوى الإنتاج التجاري. وهذا يجعل صوتنة طريقة إنتاج فعالية وكفاءة لارتفاع حجم ورقة الجرافين عالية الجودة.
HIELSCHER الفوق’ يمكن معالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية تقديم سعة عالية جدا. سعة تصل إلى 200μm يمكن بسهولة تشغيل مستمر في 24/7 العملية. لسعة أعلى، تتوفر sonotrodes بالموجات فوق الصوتية حسب الطلب. مطابقة المفاعلات بالموجات فوق الصوتية تضمن القدرة على الإنتاج الضخم آمنة وموثوق بها من nanosheets الجرافين عالية الجودة.
هي الموجات فوق الصوتية المجانسة عالية الطاقة HIELSCHER ومتاح لأي نطاق عملية – من المختبر إلى الإنتاج.
متانة معدات الموجات فوق الصوتية HIELSCHER تتيح لل24/7 العملية في الثقيلة وفي البيئات الصعبة.
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
مراجع الادب
- أونالان I.U.، وان سي، تراباتوني س.، بييرجيوفانيا ل.، فاريس س. (2015): تقشير سريع بمساعدة البوليساكريد من الصفائح الدموية الجرافيت في أوراق الجرافين عالية الجودة القابلة للتشتت المياه. التقدم RSC 5, 2015. 26482–26490.
حقائق تستحق العلم
الجرافين
الجرافين هو أحادي الطبقة من س2ذرات الكربون -bonded. الجرافين يوفر خصائص المواد الفريدة مثل مساحة محددة كبيرة غير عادية (2620 م2ز-1)، والخصائص الميكانيكية الفائقة مع معامل يونج (أ) من 1 طن سنويا والقوة الكامنة في 130 برنامج العمل العالمي، وتوصيل كهربي مرتفع للغاية (درجة حرارة الغرفة التنقل الإلكترون 2.5 × 105 سم2 الخامس-1الصورة-1)، والموصلية الحرارية العالية جدا (أكثر من 3000 W م K-1)، على سبيل المثال أهم خصائص. وذلك بسبب خصائصه مواد متفوقة، يتم استخدام الجرافين بشكل كبير في تطوير وإنتاج بطاريات عالية الأداء، وخلايا الوقود، والخلايا الشمسية، supercapacitor والمستودعات الهيدروجين، والدروع الكهرومغناطيسية والأجهزة الإلكترونية. وعلاوة على ذلك، أدرج الجرافين في العديد من النانوية والمواد المركبة كما يعزز المضافة، على سبيل المثال، في البوليمرات والسيراميك والمعادن المصفوفات. بسبب الموصلية عالية، الجرافين هو عنصر هام من الدهانات موصل والأحبار.
وسريعة وآمنة إعداد بالموجات فوق الصوتية من الجرافين خالية من العيوب في كميات كبيرة بتكاليف منخفضة تسمح لتوسيع تطبيقات الجرافين إلى المزيد والمزيد من الصناعات.