تقشير بالموجات فوق الصوتية من Xenes

Xenes هي مواد نانوية أحادية العناصر 2D ذات خصائص غير عادية مثل مساحة السطح العالية جدا ، والخصائص الفيزيائية / الكيميائية المتباينة بما في ذلك الموصلية الكهربائية الفائقة أو قوة الشد. التقشير بالموجات فوق الصوتية أو التفكيك هو تقنية فعالة وموثوقة لإنتاج ورقات نانوية 2D أحادية الطبقة من مواد السلائف ذات الطبقات. تم بالفعل إنشاء التقشير بالموجات فوق الصوتية لإنتاج صفائح نانوية عالية الجودة من الزينات على نطاق صناعي.

زينيس – هياكل نانوية أحادية الطبقة

بوروفين تقشير بالموجات فوق الصوتيةXenes هي مواد نانوية أحادية الطبقة (2D) ، أحادية العناصر ، والتي تتميز ببنية تشبه الجرافين ، ورابطة تساهمية داخل الطبقة ، وقوى فان دير فالز الضعيفة بين الطبقات. أمثلة على المواد ، التي هي جزء من فئة xenes هي البوروفين ، السيليسين ، الجرمانين ، الستانين ، الفوسفورين (الفوسفور الأسود) ، الزرنيخين ، البيسموثين ، والتيلورين والأنتيمونين. نظرا لهيكلها أحادي الطبقة 2D ، يتم فحم المواد النانوية xenes بواسطة سطح كبير جدا بالإضافة إلى إعادة تنشيط كيميائية وفيزيائية محسنة. هذه الخصائص الهيكلية تعطي المواد النانوية xenes خصائص فوتونية وتحفيزية ومغناطيسية وإلكترونية مثيرة للإعجاب وتجعل هذه الهياكل النانوية مثيرة للاهتمام للغاية للعديد من التطبيقات الصناعية. تظهر الصورة اليسرى صور SEM للبوروفين المقشر بالموجات فوق الصوتية.

طلب معلومات





مفاعل بالموجات فوق الصوتية للتقشير الصناعي للصفائح النانوية 2D مثل الزينات (مثل البوروفين ، السيليسين ، الجرمانين ، الستانين ، الفوسفورين (الفوسفور الأسود) ، الزرنيخين ، البيسموثين ، والتيلورين والأنتيمونين).

مفاعل مع 2000 واط بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT لتقشير واسع النطاق لأوراق نانو xenes.

إنتاج مواد Xenes النانوية باستخدام التفكيك بالموجات فوق الصوتية

التقشير السائل للمواد النانوية ذات الطبقات: يتم إنتاج صفائح نانوية أحادية الطبقة 2D من مواد غير عضوية ذات هياكل ذات طبقات (مثل الجرافيت) تتكون من طبقات مضيفة مكدسة بشكل فضفاض تعرض توسعا أو تورما في معرض من طبقة إلى طبقة عند تداخل بعض الأيونات و / أو المذيبات. عادة ما يصاحب التقشير ، الذي يتم فيه شق الطور ذي الطبقات إلى صفائح نانوية ، التورم بسبب عوامل الجذب الكهروستاتيكية الضعيفة بسرعة بين الطبقات التي تنتج تشتتات غروية لطبقات أو أوراق 2D الفردية. (راجع Geng et al, 2013) بشكل عام ، من المعروف أن التورم يسهل التقشير من خلال الموجات فوق الصوتية ويؤدي إلى أوراق نانوية سالبة الشحنة. المعالجة الكيميائية المسبقة تسهل أيضا التقشير عن طريق صوتنة في المذيبات. على سبيل المثال ، تسمح الوظيفة بتقشير الهيدروكسيدات المزدوجة ذات الطبقات (LDHs) في الكحول. (راجع نيكولوسي وآخرون، 2013)
للتقشير بالموجات فوق الصوتية / التفكيك تتعرض المواد ذات الطبقات للموجات فوق الصوتية القوية في المذيب. عندما تقترن الموجات فوق الصوتية كثيفة الطاقة في سائل أو ملاط ، يحدث التجويف الصوتي الملقب بالموجات فوق الصوتية. يتميز التجويف بالموجات فوق الصوتية بانهيار فقاعات الفراغ. تنتقل الموجات فوق الصوتية عبر السائل وتولد دورات ضغط منخفض / ضغط عال بالتناوب. تنشأ فقاعات الفراغ الدقيقة خلال دورة الضغط المنخفض (النادرة) وتنمو على مدى دورات الضغط المنخفض / الضغط العالي المختلفة. عندما تصل فقاعة التجويف إلى النقطة التي لا تستطيع فيها امتصاص أي طاقة أخرى ، تنفجر الفقاعة بعنف وتخلق ظروفا كثيفة الطاقة محليا. يتم تحديد نقطة ساخنة تجويفية من خلال الضغوط ودرجة الحرارة العالية جدا ، والضغوط ذات الصلة وفروق درجات الحرارة ، والطائرات السائلة عالية السرعة ، وقوى القص. هذه القوى السونوميكانيكية والكيميائية الصوتية تدفع المذيب بين الطبقات المكدسة والجسيمات ذات الطبقات المتكسرة والهياكل البلورية وبالتالي تنتج صفائح نانوية مقشرة. يوضح تسلسل الصورة أدناه عملية التقشير عن طريق التجويف بالموجات فوق الصوتية.

تقشير الجرافين بالموجات فوق الصوتية في الماء

تسلسل عالي السرعة (من a إلى f) من الإطارات التي توضح تقشير سونو ميكانيكي رقاقة الجرافيت في الماء باستخدام UP200S، وهو 200W بالموجات فوق الصوتية مع سونوترود 3 ملم. تظهر الأسهم مكان الانقسام (التقشير) مع فقاعات التجويف التي تخترق الانقسام.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

أظهرت النمذجة أنه إذا كانت الطاقة السطحية للمذيب مشابهة للطاقة السطحية للمادة ذات الطبقات ، فإن فرق الطاقة بين الحالات المقشرة والمجمعة سيكون صغيرا جدا ، مما يزيل القوة الدافعة لإعادة التجميع. بالمقارنة مع طرق التحريك والقص البديلة ، وفرت المحرضات بالموجات فوق الصوتية مصدرا أكثر فعالية للطاقة للتقشير ، مما أدى إلى إظهار التقشير بمساعدة التداخل الأيوني ل TaS2المكتب2، ووزارة الخدمة المدنية2، وكذلك أكاسيد الطبقات. (راجع نيكولوسي وآخرون، 2013)

الموجات فوق الصوتية هي أداة عالية الكفاءة وموثوقة للتقشير السائل للأوراق النانوية مثل الجرافين والزينات.

صور TEM للصفائح النانوية المقشرة السائلة بالموجات فوق الصوتية: (أ) ورقة نانوية من الجرافين مقشرة عن طريق الصوتنة في المذيب N-methyl-pyrrolidone. (ب) ورقة نانوية h-BN مقشرة عن طريق الصوتنة في الأيزوبروبانول المذيب. (ج) ورقة نانوية MoS2 مقشرة عن طريق الصوتنة في محلول مائي خافض للتوتر السطحي.
(دراسة وصور: ©نيكولوسي وآخرون، 2013)

بروتوكولات التقشير السائل بالموجات فوق الصوتية

تمت دراسة التقشير بالموجات فوق الصوتية وتفكيك الزينات وغيرها من المواد النانوية أحادية الطبقة على نطاق واسع في البحث وتم نقلها بنجاح إلى مرحلة الإنتاج الصناعي. نقدم لك أدناه بروتوكولات تقشير مختارة باستخدام صوتنة.

تقشير بالموجات فوق الصوتية من رقائق الفوسفور النانوية

الفوسفورين (المعروف أيضا باسم الفوسفور الأسود ، BP) هو مادة أحادية العناصر ذات طبقات 2D تتكون من ذرات الفوسفور.
في بحث Passaglia et al. (2018) ، تم توضيح إعداد معلقات مستقرة من الفوسفورين - ميثيل ميثاكريليت عن طريق تقشير الطور السائل بمساعدة الصوتنة (LPE) من bP في وجود MMA تليها البلمرة الجذرية. ميثيل ميثاكريليت (MMA) هو مونومر سائل.

بروتوكول للتقشير السائل بالموجات فوق الصوتية من الفوسفورين

تم الحصول على MMA_bPn NVP_bPn وتعليق Sty_bPn بواسطة LPE في وجود المونومر الوحيد. في إجراء نموذجي ، تم وضع ∼5 ملغ من bP ، سحقت بعناية في هاون ، في أنبوب اختبار ثم تمت إضافة كمية مرجحة من MMA أو Sty أو NVP. تم صوتنة تعليق المونومر bP لمدة 90 دقيقة باستخدام مجانس Hielscher Ultrasonics UP200St (200 واط، 26 كيلوهرتز)، مجهزة ب sonotrode S26d2 (قطر الطرف: 2 مم). تم الحفاظ على سعة الموجات فوق الصوتية ثابتة عند 50٪ مع P = 7 W. في جميع الحالات ، تم استخدام حمام ثلج لتحسين تبديد الحرارة. ثم تم MMA_bPn النهائي NVP_bPn والإيقاف Sty_bPn مع N2 لمدة 15 دقيقة. تم تحليل جميع عمليات التعليق بواسطة DLS ، مما يدل على أن قيم rH قريبة حقا من قيم DMSO_bPn. على سبيل المثال ، تميز تعليق MMA_bPn (الذي يحتوي على حوالي 1٪ من محتوى bP) ب rH = 512 ± 58 نانومتر.
في حين أن الدراسات العلمية الأخرى حول الفوسفور تفيد بأن وقت الصوتنة يبلغ عدة ساعات باستخدام منظف بالموجات فوق الصوتية ، ومذيبات درجة الغليان العالية ، والكفاءة المنخفضة ، فإن فريق البحث في Passaglia يظهر بروتوكول تقشير بالموجات فوق الصوتية عالي الكفاءة باستخدام جهاز الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار (أي ، UP200St).

تقشير البوروفين بالموجات فوق الصوتية

للحصول على بروتوكولات صوتنة ونتائج تقشير البوروفين بالموجات فوق الصوتية ، يرجى النقر هنا!

تقشير بالموجات فوق الصوتية من صفائح السيليكا النانوية قليلة الطبقات

صورة SEM لأوراق نانو السيليكا المقشرة بالموجات فوق الصوتية.تم تحضير صفائح السيليكا النانوية المقشرة قليلة الطبقات (E-SN) من الفيرميكوليت الطبيعي (Verm) عن طريق التقشير بالموجات فوق الصوتية. لتخليق صفائح السيليكا النانوية المقشرة ، تم تطبيق طريقة التقشير بالطور السائل التالية: تم تشتيت صفائح السيليكا النانوية 40 ملغ (SN) في 40 مل من الإيثانول المطلق. في وقت لاحق ، تم الموجات فوق الصوتية الخليط لمدة 2 ساعة باستخدام Hielscher بالموجات فوق الصوتية المعالج UP200St، مجهزة بسونوترود 7 مم. تم الحفاظ على سعة موجة الموجات فوق الصوتية ثابتة عند 70٪. تم تطبيق حمام ثلج لتجنب ارتفاع درجة الحرارة. تمت إزالة SN غير المقشر عن طريق الطرد المركزي عند 1000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق. أخيرا ، تم صب المنتج وتجفيفه في درجة حرارة الغرفة تحت الفراغ بين عشية وضحاها. (راجع Guo et al.، 2022)

يتم إجراء التقشير بالموجات فوق الصوتية للأوراق النانوية أحادية الطبقة 2D مثل xenes (على سبيل المثال ، الفوسفورين والبوروفين وما إلى ذلك) بكفاءة عن طريق صوتنة من نوع المسبار.

تقشير بالموجات فوق الصوتية من صفائح نانوية أحادية الطبقة مع الموجات فوق الصوتية UP400St.


تقشير سائل بالموجات فوق الصوتية من صفائح نانوية أحادية الطبقة.

التقشير السائل بالموجات فوق الصوتية فعال للغاية لإنتاج صفائح نانوية من الزينات. تظهر الصورة قوة 1000 واط UIP1000hdT.

طلب معلومات





مجسات ومفاعلات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة لتقشير صفائح Xenes النانوية

تقوم Hielscher Ultrasonics بتصميم وتصنيع وتوزيع أجهزة الموجات فوق الصوتية القوية والموثوقة في أي حجم. من أجهزة الموجات فوق الصوتية المختبرية المدمجة إلى المجسات والمفاعلات الصناعية بالموجات فوق الصوتية ، لدى Hielscher نظام الموجات فوق الصوتية المثالي لعمليتك. مع خبرة طويلة في تطبيقات مثل توليف المواد النانوية وتشتتها ، سيوصي موظفونا المدربون تدريبا جيدا بالإعداد الأنسب لمتطلباتك. تعرف معالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية HIELSCHER باسم خيول العمل الموثوقة في المنشآت الصناعية. قادرة على تقديم سعات عالية جدا ، تعد أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher مثالية للتطبيقات عالية الأداء مثل تخليق الزينات وغيرها من المواد النانوية أحادية الطبقة 2D مثل البوروفين أو الفوسفور أو الجرافين بالإضافة إلى تشتت موثوق به لهذه الهياكل النانوية.
الموجات فوق الصوتية قوية بشكل غير عادي: HIELSCHER الفوق’ المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية يمكن أن توفر السعات عالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200μm بسهولة في عملية 24/7. للحصول على السعات أعلى، sonotrodes الموجات فوق الصوتية المخصصة المتاحة.
أعلى جودة – صمم وصنع في ألمانيا: تم تصميم جميع المعدات وتصنيعها في مقرنا الرئيسي في ألمانيا. قبل التسليم إلى العميل، يتم اختبار كل جهاز بالموجات فوق الصوتية بعناية تحت حمولة كاملة. نحن نسعى جاهدين من أجل رضا العملاء ويتم تنظيم إنتاجنا لتحقيق أعلى ضمان للجودة (على سبيل المثال، شهادة ISO).

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

دفعة حجم معدل المد و الجزر الأجهزة الموصى بها
1 إلى 500ML 10 إلى 200ML / دقيقة UP100H
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 UIP4000hdT
زمالة المدمنين المجهولين 10 إلى 100L / دقيقة UIP16000
زمالة المدمنين المجهولين أكبر مجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المعالجات بالموجات فوق الصوتية والتطبيقات والسعر. سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك معك ونقدم لكم نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


وتستخدم الموجات فوق الصوتية عالية القص المتجانسات في المختبر، مقاعد البدلاء أعلى، التجريبية والصناعية المعالجة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.



الأدب / المراجع

حقائق تستحق العلم

الفوسفورين

يظهر الفوسفورين (أيضا صفائح الفوسفور الأسود النانوية / رقائق النانو) حركة عالية تبلغ 1000 سم 2 V-1 s-1 لعينة بسماكة 5 نانومتر مع نسبة تشغيل / إيقاف عالية التيار تبلغ 105. كأشباه موصلات من النوع P ، يمتلك الفوسفورين فجوة نطاق مباشر تبلغ 0.3 eV. علاوة على ذلك ، يحتوي الفوسفورين على فجوة نطاق مباشر تزيد إلى حوالي 2 eV للطبقة الأحادية. هذه الخصائص المادية تجعل من صفائح الفوسفور الأسود النانوية مادة واعدة للتطبيقات الصناعية في الأجهزة الإلكترونية النانوية والنانوفوتونية ، والتي تغطي النطاق الكامل للطيف المرئي. (راجع Passaglia et al.، 2018) وثمة تطبيق محتمل آخر يكمن في تطبيقات الطب الحيوي، لأن السمية المنخفضة نسبيا تجعل استخدام الفوسفور الأسود شديد الجاذبية.
في فئة المواد ثنائية الأبعاد ، غالبا ما يتم وضع الفوسفورين بجوار الجرافين لأنه ، على عكس الجرافين ، يحتوي الفوسفورين على فجوة نطاق أساسية غير صفرية يمكن تعديلها عن طريق الإجهاد وعدد الطبقات في المكدس.

بوروفين

بوروفين هو أحادي الطبقة الذرية البلورية من البورون، أي أنه هو الوتروب ثنائي الأبعاد من البورون (وتسمى أيضا ورقة نانوية البورون). خصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة تحول بوروفين إلى مادة قيمة للعديد من التطبيقات الصناعية.
وتشمل الخصائص الفيزيائية والكيميائية الاستثنائية لبوروفين جوانب ميكانيكية وحرارية وإليكترونية وبصرية فائقة التوصيل فريدة من نوعها.
وهذا يفتح إمكانيات لاستخدام بوروفين للتطبيقات في بطاريات أيونات معدنية قلوية، وبطاريات Li-S، وتخزين الهيدروجين، والمكثف الفائق، والحد من الأكسجين والتطور، فضلا عن تفاعل CO2 الكهربائي. خاصة عالية الاهتمام يذهب إلى بوروفين كمادة أنود للبطاريات وكمادة تخزين الهيدروجين. نظرا لقدرات محددة النظرية العالية، والتوصيلية الإلكترونية وخصائص النقل الأيونية، بوروفين يتأهل كمادة أنود كبيرة للبطاريات. نظرا لقدرة عالية على الانتفاخ الهيدروجين إلى بوروفين، فإنه يوفر إمكانات كبيرة لتخزين الهيدروجين - مع قدرة على الترواج أكثر من 15٪ من وزنه.
اقرأ المزيد عن التوليف بالموجات فوق الصوتية وتشتت البوروفين!


الفوق صوتيات عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher الطيف الكامل من المعمل المدمج فوق الصوتيات على وحدات أعلى مقاعد البدلاء إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية الكاملة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.