Ултразвуков Ексфолирането на Вододиспергиращи Графенът
- Моно- и двуслойни графен nanosheets могат да се произвеждат бързо чрез ултразвукова ексфолиране с висока производителност и ниска цена.
- Ултразвуково експандиран графен може да бъде функционализиран с биополимери за да се получи вододиспергируеми графен.
- Чрез ултразвукова кавитация, синтезираният графен могат допълнително да бъдат преработени в стабилна водна основа дисперсия.
Ултразвуков Ексфолирането на висококачествени Графенът
Ultrasonication е надежден метод за получаване на графенови слоеве (моно-, би- и няколко слоя графен) от графитни люспи или частици. Докато други техники обща ексфолиращ като сачмени и ролкови мелници или смесители с високо срязване са свързани с ниско качество и използването на агресивни реагенти и разтворители, методът на ултразвукова ексфолиране убеждава от високото качество на продукцията, висок капацитет процес и меки условия на обработка.
Ултразвукова кавитация създава интензивни сили на срязване, които разделят подредени графитните слоеве в моно-, би- и няколко слоя на дефекти графен.
Водо-диспергируемо графенови листове
При нормални условия, графен е трудно диспергируемо във вода и образува агрегати и агломерати, когато се диспергират във водна среда. Тъй като водни системи имат значителни предимства в евтин, нетоксичен, екологична, водна основа графен системи са много привлекателни за производителите графен и производството на веригата.
За да се получи водо-диспергируемо графен nanosheets, на ултразвуково експандиран графен е модифициран с полизахариди / биополимери като пулулан, хитозан, алгинат, желатин или арабска гума.
- високо качество на графена
- висок добив
- дисперсия на водна основа
- висока концентрация
- висока ефективност
- бърз процес
- ниска цена
- висока пропускателна способност
- природосъобразно
Ултразвукова система за графена ексфолиране
Протокол на Direct Ексфолирането на графит
Не-йонни пулулан и анионни алгинат (1.0 д) се разтварят поотделно в 20 мл дестилирана вода (DI), докато катионен хитозан (0.4 д) се разтваря в 20 мл DI с 1 тегл% оцетна киселина. Графит на прах се диспергира във водни разтвори биополимерни и се обработва като се използва ултразвукови процесор UP200S (Максимална мощност 200 W, честота 24 кХц, Hielscher Ultrasonics, Germany), снабден с конус пресечен титанов издатина а (модел микро върха S3, диаметър на върха 3 mm, максимална амплитуда 210μm, плътност на акустичната енергия или интензивност повърхност 460 W cm-2) При следните условия: 0.5 цикъл и 50% амплитуда, за период от 10, 20, 30 и 60 минути, съответно. Най-добри резултати са получени при 30 мин ултразвук. Sonication се прилага в силата на 16.25 W в продължение на 30 минути, с консумация на енергия (енергийна мощност за единица обем) на 731 мл Ws-1,
След това, смесите се центрофугират при 1500 оборота в минута в продължение на 60 минути за отстраняване на unexfoliated графитни частици и след това се промиват 5 пъти и отново се центрофугират при 5000 оборота в минута в продължение на 20 минути за отстраняване на излишната биополимери. Получените тъмно-сива разтвори се суши под вакуум при 40 ° С, докато не маса загуба. Полученият полимер-графен Праховете се диспергират отново във вода (1 мл мг-1 за пулулан и хитозан; 0,18 мг мл-1 за алгинат) за характеризиране. Графен листа, получени чрез pullulan-, alginate- и хитозан с помощта на ултразвук са посочени като разтегателен G, ALG-G, и чит-G, съответно.
От трите системи, пулулана и хитозан са по-ефективни за ексфолиране на графит от алгинат. Този метод дава експандиран моно-, би-, и няколко слоя графен листа само с ниски странични ръбове () дефекти. Адсорбцията на биополимери за графен повърхност се получава дълготрайна стабилност (повече от 6 месеца) на водната дисперсия.
(Unalan и др. 2015 г.)
TEM снимки на разтегателен G за: (а) 10 минути; (Б) 20 мин; (В) 30 минути; (Г) 60 мин; (Д) чит-G в продължение на 30 минути; (Е) ALG-G в продължение на 30 минути. (Unalan и др. 2015 г.)
Ултразвукови системи
висока мощност ултразвукови процесори Hielscher са използвани по целия свят за успешното ексфолиране и дисперсията на графит и графен. Нашите ултразвукови разпръзквачи са на разположение от лабораторията и пейка-отгоре до пълните промишлени производствени единици. Освен стабилност, 24/7 експлоатация и лесна поддръжка, Hielscher ultrasonicators убеждават с висока за улесняване на обработката и линейна скалируемост.
Процесите могат лесно да бъдат тествани и оптимизирани в лабораторията. След това всички резултати от процеса могат да бъдат мащабирани напълно линейни в търговското равнище на производството. Това прави звукообработка ефективен и ефикасен метод за големия обем на висококачествени графенови листи производство.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Амплитудите на до 200 um могат лесно да бъдат непрекъснато работят в режим 24/7. За още по-високи амплитуди, персонализирани ултразвукови sonotrodes са на разположение. Съвпадение реактори ехографски гарантират способността на надеждно и безопасно масово производство на висококачествени графенови nanosheets.
ултразвук с висока мощност хомогенизатори Hielscher са на разположение за всякакъв мащаб процес – от лаборатория за производство.
Достоверността на ултразвуково оборудване Hielscher се дава възможност за 24/7 работа при тежки условия и в трудни условия.
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:
| Партида том | Дебит | Препоръчителни Devices |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400 ml / мин | Uf200 ः т, UP400St |
| 00,1 до 20L | 00,2 до 4 л / мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л / мин | UIP4000 |
| п.а. | 10 до 100 L / мин | UIP16000 |
| п.а. | по-голям | струпване на UIP16000 |
Позоваването литература /
- Unalan I.U., Wan С, Trabattoni S., Piergiovannia L., Фарис S. (2015): полизахарид подпомага бързото ексфолиране на графит тромбоцити в висококачествени вододиспергируеми графен листове. RSC аванси 5, 2015 26482-26490.
Факти заслужава да се знае
Графенът
Графенът е монослой от SP2-bonded въглеродни атома. Графенът предлага уникален материал характеристики като извънредно голяма специфична повърхност (2620 m2г-1), Отличните механични свойства с модул на 1 ТРА на Янг и присъща сила от 130 GPa, изключително висока електронна проводимост (стайна температура електрон мобилността на 2,5 х 105 cm2 V-1с-1), Много висока топлопроводимост (над 3000 W m K-1), За да назовем най-важните свойства. Благодарение на отличните свойства на материала, графенът е силно използван в разработването и производството на висококачествени батерии за изпълнение, горивни клетки, слънчеви клетки, суперкондензатор, водородни складове, електромагнитни щитове и електронни устройства. Освен това, графен е включена в много нанокомпозити и композитни материали като подсилваща добавка, например в полимери, керамика и метални матрици. Поради високата проводимост, графен е важен компонент на електропроводими бои и мастила.
За бързо и безопасно ултразвукова получаване на дефекти графен при големи обеми от ниски разходи дава възможност за разширяване на приложенията на графена за все повече и повече индустрии.