Ruteeniumoksiidi monokihilisi nanolehti saab tõhusalt toota sondi tüüpi ultraheli abil. Ultraheli nanolehtede koorimise peamised eelised on protsessi efektiivsus, kõrge saagikus, lühike ravi ja facile, ohutu töö. Tänu oma suurele efektiivsusele ja toodetud nanolehtede suurepärasele kvaliteedile kasutatakse ultraheliuuringut paljude nanolehtede, sealhulgas grafeeni ja borofeeni tööstuslikuks tootmiseks.

Ruteeniumoksiidi nanolehtede ultraheli koorimine

Ruteeniumoksiidi (RuO2, tuntud ka kui ruthenaat) nanolehed pakuvad ainulaadseid omadusi, nagu kõrge juhtivus, madal takistus, kõrge stabiilsus, kõrge tööfunktsioon ja hea tundlikkus kuiva söövitamise suhtes. See muudab ruteeniumoksiidi heaks materjaliks mäluseadmete ja transistorite elektroodidele.

SEM-pildid kooritud RuO2 nanolehtedest, kasutades a) 1 minut ja b) 7 minutit ultraheli.
(uuring ja pildid: ©Kim et al., 2021)

Juhtumiuuring: väga tõhus RuO2 koorimine sondi tüüpi ultrasonikaatori abil

(2021) näitasid oma uuringus ruteeniumoksiidi monokihiliste nanolehtede koorimise olulist paranemist. Teadlane lõi ultraheli abil õhukeste RuO2 metalloksiidlehtede suure saagikuse. Tavapärane interkalatsiooniprotsess ioonivahetusreaktsioonide kaudu on aeglane ja tekitab ainult piiratud koguses kahemõõtmelisi (2D) nanolehti molekulide suuruse ja reaktsiooniks vajaliku keemilise energia tõttu. Protsessi kiiremaks muutmiseks ja toodetud ruteeniumoksiidi nano-lehtede koguse suurendamiseks intensiivistasid nad koorimisprotsessi, rakendades RuO2 oksiidi lahusele ultraheli energiat. Nad leidsid, et pärast vaid 15-minutilist ultraheliuuringut suurenes lehtede hulk üle 50%, samal ajal vähenes lehtede külgmine suurus. Tiheduse funktsionaalse teooria arvutused näitasid, et koorimise aktiveerimisenergia väheneb oluliselt, jagades RuO2 kihid väikeseks külgsuuruseks. See suuruse vähendamine toimub seetõttu, et ultrahelitöötlus aitas metalloksiidi kihte kergemini lõhkuda. See uuring rõhutab, et ultraheli kasutamine on hea ja lihtne viis ruteeniumoksiidi ühekihiliste nanolehtede valmistamiseks. See näitab, et ultraheliga toetatud ioonivahetusprotsess pakub facile ja tõhusat lähenemist 2D metalloksiidi nanolehtede valmistamiseks. Ultarsonic koorimise sobivad selgitused selgitavad, miks ultraheli koorimist ja delamineerimist kasutatakse laialdaselt 2D-nanomaterjalide, tuntud ka kui kseenide, sealhulgas grafeeni ja borofeeni tootmistehnikana.

Ultraheli koorimine soodustab ruteeniumoksiidi 2D nanolehtede väga tõhusat ja kiirendatud tootmist suures ulatuses
(uuring ja pildid: ©Kim et al., 2021).

Ultraheli abil ruteeniumoksiidi koorimise protokoll

Järgmine protokoll on samm-sammult juhis RuO2 nanolehtede sünteesimiseks, kasutades ultraheli toetatud ioonivahetusreaktsiooni protsessi, nagu kirjeldab Kim jt (2021).
 

1. Valmistatakse RuO2 ja interkalanti lahus, lahustades need lahustis (2-propanool) ja segades kuni 3 päeva.
2. Rakendage ultraheli energiat, kasutades sondi tüüpi ultrasonikaatorit (nt sondi tüüpi ultrasonikaator UP1000hdT (1000W, 20kHz) koos sonotrode BS4d22-ga) lahusele 15 minutiks, et suurendada RuO2 nanolehtede saagist üle 50% ja jagada RuO2 kihid ühtlaselt väikeseks külgmiseks.
3. Kasutage tiheduse funktsionaalse teooria arvutusi, et kinnitada, et koorimise aktiveerimisenergia on oluliselt vähenenud.
4. Koguge saadud RuO2 nanolehed, mida saab kasutada mitmesugustes rakendustes.

 
Selle protokolli lihtsus RuO2 nanolehtede ultraheli koorimiseks rõhutab ultraheli nanolehtede tootmise eeliseid. Sonikatsioon on väga tõhus meetod kvaliteetsete ühekihiliste RuO2 nanolehtede tootmiseks paksusega umbes 1 nm. Samuti leiti, et protokoll on skaleeritav ja reprodutseeritav, muutes selle sobivaks RuO2 nanolehtede suuremahuliseks tootmiseks erinevateks rakendusteks elektroonikas, katalüüsis ja energia salvestamises.

Kiire kaadrite jada (a-st f-ni), mis illustreerib grafiidihelveste sonomehaanilist koorimist vees kasutades UP200S, 200W ultrasonikaatorit 3 mm sonotrode'iga. Nooled näitavad lõhenemise (koorimise) kohta kavitatsioonimullidega, mis tungivad lõhenemisse.
(uuring ja pildid: © Tyurnina et al. 2020

Suure jõudlusega ultrasonikaatorid RuO2 koorimiseks

Kvaliteetsete ruteeniumoksiidi nano-lehtede ja muude kseenide tootmiseks on vaja usaldusväärseid suure jõudlusega ultraheli seadmeid. Amplituudi, rõhu ja temperatuuri olulised parameetrid, mis on reprodutseeritavuse ja järjepideva toote jaoks üliolulised. Hielscher Ultrasonics protsessorid on võimsad ja täpselt kontrollitavad süsteemid, mis võimaldavad protsessi parameetrite täpset seadistamist ja pidevat suure võimsusega ultraheli väljundit. Hielscheri tööstuslikud ultrasonikaatorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Meie kliendid on rahul Hielscher Ultrasonics süsteemide silmapaistva töökindluse ja usaldusväärsusega. Paigaldamine raskeveokite rakenduste (nt suuremahuline nanomaterjalide töötlemine), nõudlike keskkondade ja 24/7 toimimise valdkonnas tagavad tõhusa ja ökonoomse töötlemise. Ultraheli protsessi intensiivistamine vähendab töötlemisaega ja saavutab paremaid tulemusi, st kõrgemat kvaliteeti, suuremat saagikust, uuenduslikke tooteid.

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad on Hielscheri ultrasonikaatorite poolt kergesti käsitsetavad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest: