Sənaye miqyasında ultrasəs borofen sintezi
Borun iki ölçülü nanostrukturlu törəməsi olan borofen asan və ucuz ultrasəs aşındırma yolu ilə səmərəli şəkildə sintez edilə bilər. Ultrasonik maye fazalı aşındırma böyük miqdarda yüksək keyfiyyətli borofen nano vərəqləri istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Ultrasəs aşındırma texnikası 2D nanomaterialların (məsələn, qrafen) istehsalı üçün geniş istifadə olunur və yüksək keyfiyyətli nano vərəqlər, yüksək məhsuldarlıq, sürətli və asan əməliyyat, eləcə də ümumi səmərəlilik üstünlükləri ilə məşhurdur.
Borofenin hazırlanması üçün ultrasəs aşındırma üsulu
Ultrasəs ilə idarə olunan maye fazalı aşındırma, başqaları arasında qrafit (qrafen), bor (borofen) daxil olmaqla müxtəlif toplu prekursorlardan 2D nanosheets hazırlamaq üçün geniş istifadə olunur. Kimyəvi aşındırma texnikası ilə müqayisədə, ultrasəs köməyi ilə maye fazalı aşındırma bor kvant nöqtələri (BQDs) və borofen kimi 0D və 2D nanostrukturların hazırlanması üçün daha perspektivli strategiya hesab olunur. (müq. Wang və başqaları, 2021)
Soldakı sxem 2D bir neçə qatlı borofen təbəqələrinin ultrasəs aşağı temperaturlu maye aşındırma prosesini göstərir.(Tədqiqat və şəkil: ©Lin et al., 2021.)
ilə təchiz olunmuş sonokimyəvi reaktor 2000 vatt sənaye ultrasəs prosessoru UIP2000hdT geniş miqyaslı borofen soyulması üçün.
Ultrasonik Borofen Eksfoliasiyasının Tədqiqatları
Maye faza prosesində güc ultrasəsindən istifadə edərək aşındırma və delaminasiya geniş şəkildə öyrənilmiş və bor kvant nöqtələri, bor nitridi və ya maqnezium diborid kimi borofen və digər bor törəmələrinə uğurla tətbiq edilmişdir.
α-borofen
Göktuna və Taşaltın (2021) tərəfindən həyata keçirilən araşdırmada α borofen asan və ucuz ultrasəs aşındırma yolu ilə hazırlanmışdır. Ultrasonik olaraq sintez edilmiş borofen nanosheets α borofen kristal quruluşunu nümayiş etdirir.
Protokol: 100 mq bor mikrohissəcikləri 100 ml DMF-də 200 Vt-da (məsələn, S26d14 ilə UP200St istifadə edərək) azotda (N) 4 saat müddətində sonikasiya edilmişdir.2) ultrasəs maye fazalı aşındırma prosesi zamanı oksidləşmənin qarşısını almaq üçün axınla idarə olunan kabin. Qabıqlanmış bor hissəciklərinin məhlulu müvafiq olaraq 5000 rpm və 12 000 rpm ilə 15 dəqiqə sentrifuqa edildi, sonra borofen diqqətlə yığıldı və 4 saat ərzində 50ºC-də vakuum mühitində quruduldu. (müq. Göktuna və Taşaltın, 2021)
Zond ultrasəs köməyi ilə solvotermal müalicə prosesi ilə aşınmış bir neçə təbəqə ilə borofenin sxematik təsviri.
Tədqiqat və şəkil: © Zhang et al., 2020
Az qatlı borofen
Zhang və başqaları. (2020) böyük üfüqi ölçülərə malik yüksək keyfiyyətli borofenin istehsalına imkan verən aseton solvotermal maye faza aşındırma texnikası haqqında məlumat verir. Asetonun şişmə təsirindən istifadə edərək, bor tozunun prekursoru əvvəlcə asetonda isladıldı. Daha sonra islanmış bor prekursoru 200ºC-də asetonda daha da solvotermal müalicəyə məruz qaldı, ardınca 4 saat ərzində 225 Vt gücündə zond tipli sonikatorla sonikasiya edildi. Nəhayət, bir neçə qat bor və üfüqi ölçüsü 5,05 mm-ə qədər olan borofen əldə edilmişdir. Aseton solvotermal yardımlı maye faza aşındırma texnikası böyük üfüqi ölçülərə malik və yüksək keyfiyyətli bor nano vərəqləri hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər. (müq. Zhang və başqaları, 2020)
Ultrasəslə aşınmış borofenin XRD nümunəsi toplu bor prekursoru ilə müqayisə edildikdə oxşar XRD nümunəsi müşahidə edilə bilər. Əsas difraksiya zirvələrinin əksəriyyəti b-rombohedral bora indeksləşdirilə bilər, bu, kristal quruluşun aşındırma müalicəsindən əvvəl və sonra demək olar ki, qorunduğunu göstərir.
Asetonda ultrasəs köməyi ilə solvotermal aşındırma yolu ilə əldə edilmiş bir neçə qatlı borofenin aşağı rezolyusiyaya malik (a) və yüksək rezolyusiyaya malik (b) SEM şəkilləri
Tədqiqat və şəkil: © Zhang et al., 2020
XRD nümunələri (a) və Raman spektrləri (b) təmizlənməmiş toplu bor və borofenin ultrasəs köməyi ilə solvotermal aşındırılması ilə əldə edilmiş bir neçə təbəqə ilə.
Tədqiqat və şəkil: © Zhang et al., 2020
Bor kvant nöqtələrinin sonokimyəvi sintezi
Hao və başqaları. (2020) güclü zond tipli ultrasəs cihazından (məs., UP400St, UIP500hdT və ya UIP1000hdT). Yanal ölçüsü 2,46 ±0,4 nm və qalınlığı 2,81 ±0,5 nm olan sintez edilmiş bor kvant nöqtələri.
Protokol: Bor kvant nöqtələrinin tipik hazırlanmasında əvvəlcə üç boyunlu kolbaya 30 mq bor tozu əlavə edildi və sonra ultrasəs prosesindən əvvəl şüşəyə 15 mL asetonitril əlavə edildi. Eksfoliasiya 400 Vt çıxış gücündə həyata keçirilmişdir (məs UIP500hdT), 20kHz tezliyi və 60 dəq ultrasəs vaxtı. Ultrasəsləmə zamanı məhlulun həddindən artıq istiləşməsinin qarşısını almaq üçün sabit bir temperatur üçün buz vannası və ya laboratoriya soyuducusu istifadə edərək soyutma tətbiq edilmişdir. Nəticədə məhlul 1500 rpm-də 60 dəqiqə sentrifuqa edilmişdir. Tərkibində bor kvant nöqtələri olan supernatant yumşaq bir şəkildə çıxarıldı. Bütün təcrübələr otaq temperaturunda aparılmışdır. (bax. Hao və başqaları, 2020)
Wang və başqalarının tədqiqatında. (2021), tədqiqatçı da ultrasəs maye faza aşındırma texnikasından istifadə edərək bor kvant nöqtələrini hazırlayır. Onlar dar ölçülü paylama, əla disperslik, IPA məhlulunda yüksək sabitlik və iki foto flüoresans ilə monodispers bor kvant nöqtəsi əldə etdilər.
TEM şəkilləri və fərqli ultrasəs şəraitində hazırlanmış BQD-lərin müvafiq diametr paylanması. (a) 2 saat ərzində 400 Vt-da sintez edilmiş BQDs-2-nin TEM görüntüsü. (b) 1 saat ərzində 550 Vt-da sintez edilmiş BQDs-3-ün TEM şəkli. (c) 4 saat ərzində 400 Vt-da sintez edilmiş BQDs-3-ün TEM şəkli. (d) (a) dan alınan kvant nöqtələrinin diametri üzrə paylanması. (e) (b) bəndindən alınan kvant nöqtələrinin diametri üzrə paylanması. (f) (c) -dən əldə edilən kvant nöqtələrinin diametr paylanması.
Tədqiqat və şəkil: ©Hao et al., 2020
Maqnezium Diborid Nano vərəqlərinin ultrasəslə aşındırılması
Aşınma prosesi 450 mq maqnezium diboridin dayandırılması ilə həyata keçirilmişdir.
(MgB2) toz (təxminən 100 mesh ölçüsü / 149 mikron) 150 ml suda və 30 dəqiqə ərzində ultrasəs təsirinə məruz qalır. Ultrasəs aşındırması prob tipli ultrasəs cihazı ilə həyata keçirilə bilər UP200Ht və ya UP400St 30% amplituda və 10 saniyə açma/söndürmə impulslarının dövr rejimi ilə. Ultrasonik aşındırma tünd qara süspansiyonla nəticələnir. Qara rəng təmiz MgB2 tozunun rənginə aid edilə bilər.
Suda qrafit ləpəsinin sono-mexaniki aşınmasını təsvir edən kadrların yüksək sürətli ardıcıllığı (a-dan f-ə qədər) UP200S, 200W ultrasəs cihazı 3 mm sonotrode ilə. Oxlar parçalanma yerini (eksfoliasiya) göstərir, boşluğa nüfuz edən kavitasiya qabarcıqları ilə.
© Tyurnina və başqaları. 2020
İstənilən miqyasda borofen soyulması üçün güclü ultrasəs aparatları
Hielscher Ultrasonics istənilən ölçüdə möhkəm və etibarlı ultrasonikatorları dizayn edir, istehsal edir və paylayır. Kompakt laboratoriya ultrasəs cihazlarından sənaye ultrasəs zondlarına və reaktorlarına qədər, Hielscher prosesiniz üçün ideal ultrasəs sisteminə malikdir. Nanomateriyaların sintezi və dispersiyası kimi tətbiqlərdə uzunmüddətli təcrübə ilə yaxşı təlim keçmiş işçilərimiz sizə ypour tələbləri üçün ən uyğun quraşdırmanı tövsiyə edəcəklər. Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları sənaye obyektlərində etibarlı iş atları kimi tanınır. Çox yüksək amplitüdləri çatdıra bilən Hielscher ultrasəs aparatları borofen və ya qrafen aşındırma, eləcə də nanomaterial dispersiya kimi yüksək performanslı tətbiqlər üçün idealdır. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur.
Bütün avadanlıqlar Almaniyadakı baş ofisimizdə dizayn və istehsal olunur. Müştəriyə çatdırılmazdan əvvəl hər bir ultrasəs cihazı tam yük altında diqqətlə sınaqdan keçirilir. Biz müştəri məmnuniyyəti üçün çalışırıq və istehsalımız ən yüksək keyfiyyət təminatını (məsələn, ISO sertifikatı) yerinə yetirmək üçün qurulmuşdur.
- yüksək səmərəlilik
- ən müasir texnologiya
- etibarlılıq & möhkəmlik
- dəstə & xətdə
- istənilən həcm üçün
- ağıllı proqram təminatı
- ağıllı funksiyalar (məsələn, məlumat protokolu)
- CIP (yerində təmiz)
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Hielscher Ultrasonics, laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersiya, emulsiya və ekstraksiya üçün yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Feng Zhang, Liaona She, Congying Jia, Xuexia He, Qi Li, Jie Sun, Zhibin Lei, Zong-Huai Liu (2020): Few-layer and large flake size borophene: preparation with solvothermal-assisted liquid phase exfoliation. RSC Advances 46, 2020.
- Simru Göktuna, Nevin Taşaltın (2021): Preparation and characterization of PANI: α borophene electrode for supercapacitors. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures,
Volume 134, 2021. - Chen, C., Lv, H., Zhang, P. et al. (2021): Synthesis of bilayer borophene. Nature Chemistry 2021.
- Haojian, Lin; Shi, Haodong;Wang, Zhen; Mu, Yuewen ; Li, Si-Dian; Zhao, Jijun; Guo, Jingwei ; Yang, Bing; Wu, Zhong-Shuai; Liu, Fei. (2021): Low-temperature Liquid Exfoliation of Milligram-scale Single Crystalline Few-layer β12-Borophene Sheets as Efficient Electrocatalysts for Lithium–Sulfur Batteries. 2021.
- Jinqian Hao; Guoan Tai; Jianxin Zhou; Rui Wang; Chuang Hou; Wanlin Guo (2020): Crystalline Semiconductor Boron Quantum Dots. ACS Applied Material Interfaces 12 (15), 2020. 17669–17675.
Bilməyə Dəyər Faktlar
borofen
Borofen borun kristal atom monoqatıdır, yəni borun ikiölçülü allotropudur (həmçinin bor nanosheet adlanır). Onun unikal fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri borofeni çoxsaylı sənaye tətbiqləri üçün qiymətli materiala çevirir.
Borofenin müstəsna fiziki və kimyəvi xassələri unikal mexaniki, istilik, elektron, optik və superkeçirici cəhətləri əhatə edir.
Bu, qələvi metal ion batareyalarında, Li-S batareyalarında, hidrogen anbarında, superkondensatorda, oksigenin azaldılması və təkamülündə, həmçinin CO2 elektroreduksiya reaksiyasında tətbiqlər üçün borofendən istifadə imkanları açır. Xüsusilə yüksək maraq batareyalar üçün anod materialı və hidrogen saxlama materialı kimi borofene gedir. Yüksək nəzəri xüsusiyyətlərə, elektron keçiriciliyə və ion daşıma xüsusiyyətlərinə görə borofen batareyalar üçün əla anod materialı kimi tanınır. Hidrogenin borofenə yüksək adsorbsiya qabiliyyətinə görə, hidrogenin saxlanması üçün böyük potensial təklif edir - çəkisinin 15%-dən çoxunu daşımaq qabiliyyəti ilə.
Hidrogenin saxlanması üçün borofen
Borun aşağı atom kütləsi və H2 ilə qarşılıqlı əlaqəni gücləndirən səthdə qələvi metalların bəzədilməsinin sabitliyi səbəbindən iki ölçülü (2D) bor əsaslı materiallar H2 saxlama mühiti kimi çox diqqət çəkir. Yuxarıda təsvir edildiyi kimi ultrasəs maye fazalı aşındırma ilə asanlıqla sintez oluna bilən iki ölçülü borofen nano vərəqləri, metal atomlarının qruplaşmasının baş verə biləcəyi müxtəlif metal dekorasiya edən atomlar üçün yaxşı bir yaxınlıq göstərdi. Müxtəlif borofen polimorflarında Li, Na, Ca və Ti kimi müxtəlif metal bəzəklərdən istifadə edərək, ABŞ Enerji Departamentinin (DOE) bortda saxlama tələbini üstələyərək 6-15 ağırlıq % arasında dəyişən təsirli H2 qravimetrik sıxlıqları əldə edilmişdir. 6.5 wt% H2. (müq. Həbibi və başqaları, 2021)
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir laboratoriya üçün sənaye ölçüsü.