Grafeenoksiid – Ultraheli koorimine ja hajutatus
Grafeenoksiid on vees lahustuv, amfifilic, mittetoksiline, biolagunev ja seda saab kergesti hajutatakse stabiilsete kollaididega. Ultraheli koorimine ja dispersioon on väga tõhus, Kiire ja kulutõhus meetod grafeenoksiidi sünteesiks, hajutamiseks ja funktsioneeristamiseks tööstuslikul skaalal. Allavoolu töötlemisel toodavad ultraheli hajutajad suure jõudlusega grafeeni oksiidi-polümeerkomposiidid.
Grafioksiidi ultraheli koorimine
Grafeeni oksiid (GO) nanoshetide suuruse kontrollimiseks on koorimismeetodil oluline tegur. Tänu oma täpselt kontrollitavatele protsessiparameetritele on ultraheli koorimine kõige kõrgemalt kasutatav graafeeni ja grafeenoksiidi tootmiseks kasutatav lahutusmeetod.
Grafioksiidi graafeoksiidi ultraheli koorimine on saadaval erinevatel protokollidel. Allpool leiate ühe näidisloendi:
Grafiidi oksiidipulber segatakse KOH vesilahuses, mille pH väärtus on 10. Paksumiseks ja järgnevaks dispersiooniks on sondi tüüp ultraheliator UP200St (200W) kasutatakse. Seejärel lisatakse K + ioonid grafeeni basaaltasandile vananemisprotsessi tekitamiseks. Vanandamine saavutatakse rotaatoraurustamisel (2 tundi). Liigne K + ioonide eemaldamiseks pestakse pulbrit ja tsentrifuugitakse erinevatel aegadel.
Saadud segu tsentrifuugitakse ja külmkuivatatakse, nii et dispergeeruv grafeenoksiidi pulber sadestub.
Juhtivate GO-pasta pasta valmistamine: grafiidoksiidi pulbrit võib ultrahelitöötluseks dispergeerida dimetüülformamiidis (DMF), juhtiva pasta saamiseks. (Han et al. 2014)
Grafeenoksiid – Koorimine (Pic .: Potts jt, 2011)
Graafiumi oksiidi ultraheli hajumine
Grafioksiidi ultraheli funktsionaliseerimine
Graanvioksiidi (GO) lisamiseks polümeeridesse ja komposiididesse kasutatakse edukalt sonikatsiooni.
Näited:
- grafeenoksiid-TiO2 mikrosfääri komposiit
- polüstüreen-magnetiidi-grafeenoksiidi komposiit (struktuuriga tuumakest)
- polüstüreen vähendas grafeenoksiidi komposiite
- Polyaniline nanofiber kaetud polüstüreeni / grafeeni oksiid (PANI-PS / GO) tuumkorki komposiit
- polüstüreenist interkaleeritud grafeenoksiid
- p-fenüleendiamiin-4-vinüülbenseen-polüstüreenmodeeeritud grafeenoksiid
Ultraheli süsteem grafeenoksiidi koorimiseks
Ultraheli süsteemid graafeeni ja grafeenoksiidi jaoks
Hielscher Ultrasonics pakub suure võimsusega ultraheli süsteeme grafeeni ja grafeenoksiidi koorimise, hajutamise ja järeltöötluseks. Usaldusväärsed ultraheli protsessorid ja keerukad reaktorid tagavad vajaliku võimsuse, töötlemise tingimused on täpne juhtimine, nii et ultraheli protsessi tulemusi saab häälestada täpselt soovitud protsessi eesmärkide saavutamiseks.
Üheks olulisemaks protsessi parameetriks on ultraheli amplituud, mis on ultrahelianduri vibratsiooni laiendamine ja kokkutõmbumine. Hielscherin tööstuslikud ultraheli süsteemid on loodud väga suure amplituudi saavutamiseks. Kuni 200 urni amplituudi saab 24/7 töökorras pidevalt juhtida. Suuremate amplituudide korral pakub Hielscher kohandatud ultraheli-sondid. Kõik meie ultraheliprotsessorid saab täpselt kohandada nõutavatele protsessitingimustele ja hõlpsasti jälgida sisseehitatud tarkvara abil. See tagab kõrgeima töökindluse, järjepideva kvaliteedi ja korratavad tulemused. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 töötamist rasketes tingimustes ja nõudlikes keskkondades. See muudab ultrahelitöötluseks eelistatud tootmistehnoloogia grafeeni, grafeenoksiidi ja graafiliste materjalide ulatuslik ettevalmistus.
Erinevate suuruste ja geomeetriaga sonotroodide ja reaktorite laialdase tootevaliku pakkumine võib olla kõige sobivamate reaktsioonitingimuste ja teguritega (nt reagendid, ultraheli energia sisend ruumala kohta, rõhk, temperatuur, voolukiirus jne). kõrge kvaliteedi saavutamiseks valitud. Kuna meie ultraheli-reaktorid võivad olla rõhk kuni mitusada barrega, ei ole Hielschersi ultraheli süsteemide jaoks eriti probleemne 250 000 sentipuaasiga väga suure viskoossusega pastade sonikeerimine.
Nende tegurite tõttu ületab ultraheli hõõrumine / koorimine ja hajutatus tavalisi segamis- ja freesimismeetodeid.
- suur jõud
- kõrge nihkejõud
- kohaldatav kõrge rõhk
- täpne kontroll
- õmblusteta mastaapsuse (lineaarne)
- partii ja pidev
- reprodutseeritavad tulemused
- usaldusväärsus
- stabiilsus
- kõrge energiatõhusus
Kirjandus / viited
- Gouvea RA, Konrath Jr LG, Cava S., Carreno NLV, Goncalves MRF (2011): Nanomeetrilise grafeenoksiidi ja selle mõju süntees, kui see lisatakse MgAl-sse2O4 keraamiline. 10. SPBMat Brasiilia.
- Kamisan AI, Zainuddin LW, Kamisan AS, Kudin TIT, Hassan OH, Abdul Halim N., Yahya MZA (2016): vähendatud grafeenoksiidi ultraheli abil süntees glükoosilahuses. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Grafiini anorgaaniliste analoogide ultraheli koorimine. Nanoosakonna uurimiskirjad 9 (1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Grafiini ettevalmistamine intensiivse kavitatsioonivälja abil surve all oleva ultraheli reaktoris. Keemia - Euroopa Ajakiri 18 (44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): Grafeeni oksiidpolüstüreeni komposiitmaterjali ettevalmistamine. Keskkonna, keemia ja bioloogia 3. rahvusvaheline konverents IPCBEE vol.88, 2014.
- Potts JR, Dreyer DR, Bielawski Ch. W., Ruoff RS (2011): grapheinipõhised polümeeri nanokomposiidid. Polümeeri köide 52, 1. väljaanne, 2011. 5-25.
Faktid Tasub teada
Ultraheli ja kavitatsioon: kuidas graafeetid lagundatakse grafeenoksiidiga
Grafiidi oksiidi ultraheli koorimine (GrO) põhineb kõrgel nihkejõul, mida indutseerib akustilise kavitatsioon. Akustiline kavitatsioon tekib vahelduvate kõrgsurve / madala rõhu tsüklite tõttu, mis tekivad võimsate ultraheli lainete ühendamisel vedelikus. Madala rõhu tsüklite ajal tekivad väga väikesed tühjad või vaakummullid, mis kasvavad üle vahelduvate madala rõhu tsüklite. Kui vaakummullid saavutavad suuruse, kus nad ei suuda enam energiat neelata, kerkivad nad kõrgsurvetsükli ajal ägedalt. Mullide implosioon põhjustab kaavitsuslikke nihkejõude ja stresslaineid, ekstreemset temperatuuri kuni 6000 K, äärmiselt jahutatavaid temperatuure üle 1010K / s, väga kõrge rõhk kuni 2000atm, äärmuslikud rõhuregulaatorid ja vedelad joonid kuni 1000km / h (~ 280m / s).
Need intensiivsed jõud mõjutavad grafiidi korstnat, mis on lagundatud ühe- või paari kihina grafeenoksiidiks ja primaarseks grafeeni nanosheettideks.
Grafeenoksiid
Grafi oksiid (GO) sünteesitakse grafiitoksiidi (GrO) koorimisega. Kuigi grafiidoksiid on 3D-materjal, mis koosneb miljoneid interneeritud hapnikku sisaldavate grafeenikihtide kihtidest, on grafeenoksiid mono- või paksune grafeen, mis on mõlemalt poolt hapniku peal.
Grafiidi oksiid ja graphein erinevad üksteisest järgmiste omaduste poolest: grapheeni oksiid on polaarne, samal ajal kui graphein on mittepolaarne. Grafeeni oksiid on hüdrofiilne, grafeen on hüdrofoobne.
See tähendab, et grafeenoksiid on vees lahustuv, amfifiilne, mittetoksiline, biolagunev ja moodustab stabiilseid kolloidseid suspensioone. Grafeeni oksiidi pind sisaldab epoksü-, hüdroksüül- ja karboksüülrühmi, mis on võimalikud suhelda katioonide ja anioonidega. Tänu oma ainulaadsele orgaanilise anorgaanilise hübriidstruktuurile ja erakordsetele omadustele on GO-polümeerkomposiididel suur potentsiaal mitmesuguste tööstuslike rakenduste jaoks. (Tolasz jt, 2014)
Vähendatud grafeenoksiid
Grapheeni oksiidi (rGO) vähendatakse graafeeni oksiidi ultraheli, keemilise või termilise redutseerimise teel. Redutseerimisetapi ajal eemaldatakse enamik grapheeni oksiidi hapniku funktsionaalsetest komponentidest nii, et sellest tulenevalt on vähendatud grafeenoksiidil (rGO) väga sarnased omadused primaarseks grapheiniks. Kuid grafeenoksiidi (rGO) vähenemine ei ole puhtad grafeenid veadeta ja puhtad.