Ultralyd Borophene Syntese på industriel skala

Borophene, en to-dimensionel nanostruktureret derivat af bor, kan effektivt syntetiseres via en letkøbt og billig ultralyd eksfoliering. Ultralyd flydende fase eksfoliering kan bruges til at producere store mængder af høj kvalitet borophene nanoark. Ultralydseksfolieringsteknikken bruges i vid udstrækning til at producere 2D-nanomaterialer (f.eks. grafen) og er kendt for sine fordele ved nanoark af høj kvalitet, høje udbytter, hurtig og let drift samt samlet effektivitet.

Ultralyd eksfoliering metode til Borophene Forberedelse

Probe-type ultralydapparater er den foretrukne metode til effektiv borophene eksfoliering.Ultralyd drevet flydende fase eksfoliering er meget udbredt til at forberede 2D nanoark fra forskellige bulk prækursorer, herunder grafit (graphene), bor (borophene) blandt andre. Sammenlignet med den kemiske eksfolieringsteknik betragtes den ultralydsassisteret eksfoliering i væskefasen som den mere lovende strategi til at forberede 0D- og 2D-nanostrukturer som borkvanteprikker (BQD'er) og borophene. (jf. Wang et al., 2021)
Ordningen tilbage viser ultralyd lav temperatur flydende eksfoliering proces af 2D par-lags borophene ark. (Undersøgelse og billede: ©Lin et al., 2021.)

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralydsreaktor til storskala borophene eksfoliering. Reaktoren i rustfrit stål er udstyret med en kraftig industriel 2000 watt ultralydsproducent (20kHz).

Sonokemisk reaktor udstyret med en 2000 watt industriel ultralyd processor UIP2000hdT til storstilet eksfoliering.

Casestudier af ultralyd borophene eksfoliering

Eksfoliering og delaminering ved hjælp af effekt ultralyd i en flydende fase proces er blevet bredt undersøgt og med succes anvendes til borophene og andre borderivater såsom bor kvante prikker, bornitrid eller magnesium diborid.

α-Borophene

I undersøgelsen udført af Göktuna og Taşaltın (2021) blev α borophene udarbejdet via en letkøbt og billig ultralydseksfolie. De ultralyd syntetiserede borophene nanoark udviser en α borophene krystallinsk struktur.
Protokol: 100 mg bormikropartikler blev sonikeret i 100 ml DMF ved 200 W (f.eks. ved hjælp af UP200St med S26d14) i 4 timer i et nitrogen (N2) flowstyret kabine for at forhindre oxidering under ultralydsvæskefasen eksfolieringsproces. Opløsningen af eksfolierede borpartikler blev centrifugeret med henholdsvis 5000 omdrejninger og 12.000 omdr./min. i 15 min, hvorefter borophene omhyggeligt opsamles og tørres i en vakuumkongivelse i 4 timer ved 50ºC. (jf. Göktuna og Taşaltın, 2021)

Proces trin af borophene eksfoliering ved hjælp af ultralyd delaminering teknik

Skematisk illustration af borophene med få lag eksfolieret af sonden ultralyd assisteret solvothermal behandlingsproces.
Undersøgelse og billede: ©Zhang et al., 2020

Få lag Borophene

Zhang et al. (2020) rapporterer en acetone solvothermal væskefase eksfolieringsteknik, som giver mulighed for produktion af borophene af høj kvalitet med stor vandret størrelse. Ved hjælp af acetoneens hævelseseffekt blev borpulverprækursoren først fugtet i acetone. Derefter blev den våde borprækursor yderligere løstothermally behandlet i acetone ved 200ºC, efterfulgt af sonikering med en sonde-type soniker ved 225 W for 4h. Borophene med et par lag bor og en vandret størrelse op til 5,05 mm blev endelig opnået. Acetone solvothermal-assisteret væske fase eksfoliering teknik kan bruges til at forberede bor nanoark med store vandrette størrelser og af høj kvalitet. (jf. Zhang et al., 2020)
Når XRD mønster af ultralyd eksfolieret borophene sammenlignes med bulk bor forløber, en lignende XRD mønster kan observeres. De fleste af de store diffraktion toppe kan indekseres til b-rhombohedral bor, hvilket tyder på, at den krystallinske struktur er næsten bevaret før og efter eksfoliering behandling.

Ultralyd eksfolieret borophene

SEM-billeder med lav opløsning (a) og høj opløsning (b) af borophene med få lag opnået ved ultralydassisteret solvothermal eksfoliering i acetone
Undersøgelse og billede: ©Zhang et al., 2020

Ultralydeksfolieringsprocessen af borophen bevarer sin krystallinske struktur.

XRD mønstre (a) og Raman spektre (b) af ubehandlet bulk bor og borophene med få lag opnået ved sonde ultralyd assisteret solvothermal eksfoliering.
Undersøgelse og billede: ©Zhang et al., 2020

Sonokemisk syntese af bor kvanteprikker

Hao et al. (2020) har med succes forberedt store og ensartede krystallinske halvlederspændeprikker (BQD'er) fra ekspanderet borpulver i acetonitril, et meget polar organisk opløsningsmiddel, ved hjælp af en kraftig ultralydsprocessor af sondetypen (f.eks. UP400St, UIP500hdT eller UIP1000hdT). De syntetiserede borkvante prikker med 2,46 ±0,4 nm i sidestørrelse og 2,81 ±0,5 nm i tykkelse.
Protokol: I et typisk præparat af borkvanteprikker blev der først tilsat 30 mg borpulver i en trehalset kolbe, og derefter blev der tilsat 15 ml acetonitril i flasken før ultralydsprocessen. Eksfoliering blev udført ved en udgangseffekt på 400 W (f.eks. UIP500hdT), 20kHz frekvens og ultralydstid på 60 min. For at undgå overophedning af opløsningen under ultralydbehandling blev køling ved hjælp af et isbad eller laboratoriekøler anvendt til en konstant temperatur. Den resulterende opløsning blev centrifugeret ved 1500 rpm i 60 min. Supernatanten indeholdt borkvanteprikker blev ekstraheret forsigtigt. Alle eksperimenterne blev udført ved stuetemperatur. (jf. Hao et al., 2020)
I studiet af Wang et al. (2021) forbereder forskeren også bor kvanteprikker ved hjælp af ultralydsvæskefaseeksfolieteknikken. De opnåede monodispersed bor kvante prik med en smal størrelse fordeling, fremragende dispersibility, høj stabilitet i IPA løsning, og to-foto fluorescens.

Ultralydsyntetiseret borkvantepunkter.

TEM-billeder og den tilsvarende diameterfordeling af BQD'erne, der er fremstillet under forskellige ultralydsforhold. a) TEM-billede af BQDs-2 syntetiseret ved 400 W i 2 h. (b) TEM-billede af BQDs-3 syntetiseret ved 550 W i 1 h. (c) TEM billede af BQDs-3 syntetiseret ved 400 W i 4 timer( d) Diameter fordeling af kvanteprikker erhvervet fra (a). e) Diameterfordeling af de kvanteprikker, der er erhvervet fra litra b). f) Diameterfordelingen af kvanteprikkerne erhverves fra litra c).
Undersøgelse og billede: ©Hao et al., 2020

Ultralyd eksfoliering af magnesium diborid nanoark

Eksfolieringsprocessen blev udført ved at suspendere 450 mg magnesiumdiborid
(MgB2) pulver (ca. 100 maskestørrelse / 149 mikron) i 150 ml vand og udsætte det for ultralydbehandling i 30 minutter. Ultralydeksfoliering kan udføres med en sonde-type ultralydsapparat såsom Uf200 ः t eller UP400St med en amplitude på 30% og cyklustilstand på 10 sek tænd / sluk-impulser. Ultralydeksfoliering resulterer i en mørk sort suspension. Den sorte farve kan tilskrives farven på uberørt MgB2-pulver.

Videoen viser den meget effektive spredning af carbon black. Den anvendte ultralydsprocessor er en Hielscher UP200St ultralydsapparat, som er ideel til at forberede små til mellemstore partier af højkvalitets dispersioner. For store mængder, Hielscher Ultrasonics leverer industrielle ultralydssystemer til kontinuerlig inline dispergering.

Ultrasonicator UP200St (200W) dispergerer carbon black i vand ved hjælp af 1%wt Tween80 som overfladeaktivt stof

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd grafen eksfoliering i vand

En højhastighedssekvens (fra a til f) af rammer, der illustrerer sonomekanisk eksfoliering af en grafitflage i vand ved hjælp af UP200S, en 200W ultralydsfabrikant med 3 mm sonotrode. Pile viser stedet for opdeling (eksfoliering) med kavitationsbobler, der trænger ind i opdelingen.
© Tyurnina et al. 2020

Kraftige ultralydapparater til Borophene Eksfoliering i enhver skala

Hielscher ultralydapparater kan fjernstyres via browserkontrol. Sonikeringsparametre kan overvåges og justeres præcist til proceskravene.Hielscher Ultrasonics designer, producerer og distribuerer robuste og pålidelige ultralydapparater i enhver størrelse. Fra kompakte lab ultralydsenheder til industrielle ultralydsonder og reaktorer har Hielscher det ideelle ultralydssystem til din proces. Med lang tids erfaring med applikationer som nanomaterialesyntese og spredning vil vores veluddannede personale anbefale dig det bedst egnede setup til ypourkrav. Hielscher industrielle ultralydsprocessorer er kendt som pålidelige arbejdsheste i industrielle faciliteter. I stand til at levere meget høje amplituder, Hielscher ultralydapparater er ideelle til højtydende applikationer såsom borophene eller graphene eksfoliering samt nanomateriale dispersions. Amplituder på op til 200μm kan let kontinuerligt køres i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydsrikkeroder tilgængelige.
Alt udstyr er designet og fremstillet i vores hovedkvarter i Tyskland. Før levering til kunden testes hver ultralydsenhed omhyggeligt under fuld belastning. Vi stræber efter kundetilfredshed, og vores produktion er struktureret til at opfylde den højeste kvalitetssikring (f.eks. ISO-certificering).

Hvorfor Hielscher Ultrasonics?

  • høj effektivitet
  • Den nyeste teknologi
  • pålidelighed & robusthed
  • parti & Inline
  • for enhver volumen
  • intelligent software
  • smarte funktioner (f.eks. dataprotokollering)
  • CIP (clean-in-place)

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
1 til 500 ml 10 til 200 ml / min UP100H
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd højforskydning homogenisatorer anvendes i lab, bench-top, pilot og industriel forarbejdning.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.



Litteratur / Referencer

Fakta Værd at vide

Borophene

Borophene er en krystallinsk atommonomer af bor, dvs. det er en todimensionel allotrope af bor (også kaldet bor nanoark). Dens unikke fysiske og kemiske egenskaber gør borophene til et værdifuldt materiale til mange industrielle applikationer.
Borophenes ekstraordinære fysiske og kemiske egenskaber omfatter unikke mekaniske, termiske, elektroniske, optiske og superledende facetter.
Dette åbner muligheder for at bruge borophene til applikationer i alkalimetalionbatterier, Li-S-batterier, brintlagring, superkondensator, iltreduktion og evolution samt CO2-elektroreduktionsreaktion. Særligt stor interesse går til borophene som anodemateriale til batterier og som brintlagringsmateriale. På grund af høj teoretisk specifik kapacitet, elektronisk ledningsevne og ion transport egenskaber, borophene kvalificerer som stor anode materiale til batterier. På grund af brintens høje adsorberingskapacitet til borophene giver den et stort potentiale for brintlagring – med en stroagekapacitet på over 15% af vægten.

Borophene til brintlagring

Todimensionelle (2D) borbaserede materialer får meget opmærksomhed som H2-lagringsmedier på grund af den lave atommasse af bor og stabiliteten af udsmykning af alkalimetaller på overfladen, hvilket forbedrer samspillet med H2. Todimensionelle borophene nanoark, som let kan syntetiseres ved hjælp af ultralyd flydende fase eksfoliering som beskrevet ovenfor, har vist en god affinitet for forskellige metal-udsmykning atomer, hvor klyngedannelse af metalatomer kan forekomme. Ved hjælp af en række metal dekorationer, såsom Li, Na, Ca, og Ti på forskellige borophene polymorphs, imponerende H2 gravimetric tætheder er opnået spænder fra 6 til 15 wt%, overstiger det amerikanske department of energy (DOE) krav om ombord opbevaring af 6,5wt% H2. (jf. Habibi et al., 2021)


Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte lab ultralydsprocessor over bench-top enheder til fuldindustrielle ultralydssystemer.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.