Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Exfoliación ultrasónica de grafeno dispersable en agua

  • Mono- y nanoláminas grafeno bi-capa pueden producirse rápidamente a través de la exfoliación ultrasónica con un alto rendimiento y a bajo coste.
  • Ultrasónicamente grafeno exfoliada se puede funcionalizar con biopolímeros con el fin de obtener grafeno dispersable en agua.
  • Por cavitación ultrasónica, el grafeno sintetizado se puede procesar adicionalmente en una dispersión estable a base de agua.

La exfoliación ultrasónica de alta calidad grafeno

Ultrasonidos es un método fiable para producir capas de grafeno (mono-, bi--capa pocos y de grafeno) de copos de grafito o partículas. Mientras que otras técnicas de exfoliación común como de bola y de rodillo molinos o mezcladores de alto cizallamiento están vinculados a baja calidad y el uso de reactivos agresivos y disolventes, el método de exfoliación ultrasónica convence por su alta calidad de salida, alta capacidad de proceso y las condiciones de procesamiento suaves.
cavitación ultrasónica crea fuerzas de cizallamiento intensas, que separan las capas de grafito apiladas en mono-, bi- y pocas capas de grafeno libre de defectos.

Láminas de grafeno en agua Dispersable

En condiciones normales, el grafeno es difícilmente dispersable en agua y forma agregados y aglomerados cuando se dispersan en medio acuoso. Dado que los sistemas acuosos tienen ventajas significativas de ser barato, no tóxico, respetuoso del medio ambiente, los sistemas de grafeno a base de agua son muy atractivo para los fabricantes de grafeno y la industria transformadora.
Con el fin de obtener nanoláminas grafeno dispersables en agua, el grafeno ultrasónicamente exfoliada se modifica con polisacáridos / biopolímeros tales como pululano, quitosano, alginato, gelatina o goma árabe.

Ventajas:exfoliación grafeno con dispersador ultrasónico UP400St

  • grafeno de alta calidad
  • alto rendimiento
  • dispersión a base de agua
  • alta concentración
  • elevada eficiencia
  • proceso rápido
  • Bajo coste
  • de alto rendimiento
  • Amigable con el medio ambiente
sistema de dispersión ultrasónica 7 kW para la producción en línea de grafeno (Haga clic para agrandar!)

Sistema ultrasónico para la exfoliación de grafeno

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


Protocolo de exfoliación directa de grafito

pululano no iónico y aniónico alginato (1,0 g) se disolvieron por separado en 20 ml de agua destilada (DI), mientras que el quitosano catiónico (0,4 g) se disolvió en 20 ml de DI con ácido acético al 1% en peso. polvo de grafito se dispersó en las soluciones de biopolímero acuosas y se trató utilizando una UP200S procesador ultrasónico (Máximo W de potencia 200, la frecuencia de 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Alemania) equipado con un sonotrodo tronco de cono de titanio (modelo micro punta S3, diámetro de la punta 3 mm, máximo 210μm amplitud, densidad de potencia acústica o intensidad superficie 460 W cm-2) En las siguientes condiciones: 0,5 ciclo y 50% de la amplitud, por un período de 10, 20, 30, y 60 min, respectivamente. Los mejores resultados se obtuvieron a sonicación 30 min. La sonicación se aplicó en el poder de 16,25 W durante 30 minutos, con un consumo de energía (producción de energía por unidad de volumen) de 731 Ws ml-1.
Posteriormente, las mezclas se centrifugaron a 1.500 rpm durante 60 min para eliminar las partículas de grafito unexfoliated y después se lavaron 5 veces y de nuevo se centrifugaron a 5000 rpm durante 20 min para eliminar el exceso biopolímeros. Las resultantes soluciones de color gris oscuro fueron a 40ºC hasta que no la pérdida de masa seca al vacío. Los polvos de polímero grafeno resultantes se volvieron a dispersar en agua (1 mg ml-1 para pululano y quitosano; 0,18 mg ml-1 para alginato) para la caracterización. láminas de grafeno obtenidos por ultrasonicación pullulan-, alginate-, y quitosano asistida se indicaron como pull-G, alg-G, y chit-G, respectivamente.
Fuera de los tres sistemas, pululano y quitosano fueron más eficaces en la exfoliación de grafito de alginato. Este método produjo mono- dilatada, bi-, y láminas de grafeno pocos capas con defectos laterales solamente bajas (bordes). La adsorción de biopolímeros sobre la superficie de grafeno ofrece una estabilidad de larga duración (más de 6 meses) de la dispersión acuosa.
(Unalan et al. 2015)

exfoliación ultrasónica de nanoláminas grafeno dispersables en agua (Unalan et al. 2015)

imágenes TEM de pull-G para: (a) 10 min; (B) 20 min; (C) 30 min; (D) 60 min; (E) chit-G durante 30 min; (F) alg-G durante 30 min. (Unalan et al. 2015)

Los sistemas ultrasónicos

procesadores de ultrasonidos de alta potencia de Hielscher se utilizan en todo el mundo para la exfoliación éxito y la dispersión de grafito y grafeno. Nuestros dispersores de ultrasonidos están disponibles de laboratorio y de sobremesa hasta unidades completas de producción industrial. Además de la robustez, la operación de 24/7 y de bajo mantenimiento, ultrasonicators Hielscher convencen por una alta facilidad de procesamiento y lineal escalabilidad.
Los procesos pueden ser fácilmente probados y optimizados en el laboratorio. Posteriormente, todos los resultados del proceso pueden ser escalados completamente lineal a nivel de producción comercial. Esto hace que la sonicación un método de producción eficaz y eficiente para el alto volumen de hojas de grafeno de alta calidad.
Hielscher Ultrasonics’ procesadores ultrasónicos industriales pueden entregar muy altas amplitudes. Amplitudes de hasta 200μm pueden ser fácilmente continuamente se ejecutan en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún más altos, sonotrodos ultrasónicos personalizados están disponibles. Emparejan reactores de ultrasonidos aseguran la capacidad de producción en masa fiable y seguro de nanoláminas de grafeno de alta calidad.

Ultrasónica dispersor están disponibles desde el pequeño dispositivo de mano para sobremesa y lleno-sistemas ultrasónicos industriales para el procesamiento de gran volumen (click para ampliar!)

homogeneizadores de alta potencia de ultrasonidos de Hielscher están disponibles para cualquier escala proceso – del laboratorio a la producción.

La robustez de equipos de ultrasonidos de Hielscher permite 24/7 operación en servicio pesado y en entornos exigentes.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

Solicite más información

Por favor, utilice el siguiente formulario si desea más información sobre procesos de homogeneización por ultrasonidos. Estaremos encantados de ofrecerle un equipo ultrasónico que cumpla con sus requerimientos.









Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad.


Literatura/Referencias

  • U.I. Unalan, Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polisacárido-asistido rápida exfoliación de las plaquetas de grafito en láminas de grafeno dispersables en agua de alta calidad. RSC avanza 5, 2015. 26482 hasta 26490.


Información interesante

grafeno

hoja de grafeno El grafeno es una monocapa de SP2átomos de carbono -bonded. El grafeno ofrece características de los materiales únicos, como una gran superficie específica extraordinaria (2,620 m2gramo-1), Propiedades mecánicas superiores con un módulo de Young de 1 TPA ​​y una resistencia intrínseca de 130 GPa, una muy alta conductividad electrónica (movilidad de electrones a temperatura ambiente de 2,5 x 105 cm2 V-1s-1), Conductividad térmica muy alta (por encima de 3000 W m K-1), Por nombrar las propiedades más importantes. Debido a sus propiedades de los materiales superiores, el grafeno es muy usada en el desarrollo y producción de baterías de alto rendimiento, células de combustible, células solares, supercondensador, almacenes de hidrógeno, escudos electromagnéticos y dispositivos electrónicos. Además, el grafeno se incorpora en muchos nanocompuestos y materiales compuestos como refuerzo aditivo, por ejemplo en polímeros, cerámica y matrices de metal. Debido a su alta conductividad, el grafeno es un componente importante de pinturas conductoras y tintas.
El rápido y seguro preparación ultrasónica de grafeno libre de defectos en grandes volúmenes a bajo costo permite la ampliación de las aplicaciones del grafeno a más y más industrias.