Xenes ultraheli koorimine

Xeenid on 2D monoelementsed nanomaterjalid, millel on erakordsed omadused, nagu väga kõrge pindala, anisotroopsed füüsikalised / keemilised omadused, sealhulgas suurepärane elektrijuhtivus või tõmbetugevus. Ultraheli koorimine või delaminatsioon on tõhus ja usaldusväärne meetod ühekihiliste 2D nanolehtede tootmiseks kihilistest lähteainetest. Ultraheli koorimine on juba loodud kvaliteetsete xenes nanolehtede tootmiseks tööstuslikus mastaabis.

Xenes – Monokihi nanostruktuurid

Ultraheli kooritud borofeenXeenid on monokihilised (2D), monoelementsed nanomaterjalid, millel on grafeenilaadne struktuur, kihisisene kovalentne side ja nõrgad van der Waalsi jõud kihtide vahel. Näited materjalide kohta, mis kuuluvad xenes klassi, on borofene, silicene, germaneen, staneen, fosfor (must fosfor), arseen, bismuteen ning telluur ja antimoneen. Tänu oma ühekihilisele 2D struktuurile söestatakse nanomaterjale väga suure pinnaga ning parandatakse keemilisi ja füüsikalisi taasaktivatsioone. Need struktuurilised omadused annavad xenes nanomaterjalidele muljetavaldavad fotoonilised, katalüütilised, magnetilised ja elektroonilised omadused ning muudavad need nanostruktuurid väga huvitavaks paljude tööstuslike rakenduste jaoks. Vasakul pildil on SEM-i pildid ultraheli kooritud borofenist.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli reaktor 2D nanolehtede tööstuslikuks koorimiseks, nagu ksenid (nt borofene, silicene, germaneen, staneen, fosfor (must fosfor), arseen, bismuteen ning telluur ja antimoneen) tööstuslikuks koorimiseks.

Reaktor koos 2000 vatti ultraheliator UIP2000hdT kseenide nanolehtede ulatuslikuks koorimiseks.

Xenes Nanomaterjalide tootmine ultraheli delaminatsiooni abil

Kihiliste nanomaterjalide vedel koorimine: Ühekihilised 2D nanolehed toodetakse anorgaanilistest materjalidest, millel on kihilised struktuurid (nt grafiit), mis koosnevad lõdvalt virnastatud peremeeskihtidest, mis kuvavad kiht-kihi galerii paisumist või turset teatud ioonide ja/või lahustite interkalatsioonil. Koorimine, kus kihiline faas lõigatakse nanolehtedeks, kaasneb tavaliselt tursega, mis on tingitud kiiresti nõrgenenud elektrostaatilistest atraktsioonidest kihtide vahel, mis tekitavad üksikute 2D kihtide või lehtede kolloidseid dispersiooni. (vrd Geng et al, 2013) Üldiselt on teada, et turse hõlbustab koorimist ultraheli abil ja põhjustab negatiivselt laetud nanolehti. Keemiline eeltöötlus hõlbustab ka koorimist lahustites ultrahelitöötluse teel. Näiteks võimaldab funktsionaliseerimine alkoholides kihiliste topelthüdroksiidide (LDH) koorimist. (vrd Nicolosi jt, 2013)
Ultraheli koorimiseks / delamineerimiseks puutub kihiline materjal lahustis kokku võimsate ultraheli lainetega. Kui energiarikkad ultraheli lained on ühendatud vedeliku või lägaga, tekib akustiline aka ultraheli kavitatsioon. Ultraheli kavitatsiooni iseloomustab vaakummullide kokkuvarisemine. Ultraheli lained liiguvad läbi vedeliku ja tekitavad vahelduvaid madala rõhu / kõrgsurve tsükleid. Minut vaakummullid tekivad madala rõhu (haruldase) tsükli ajal ja kasvavad erinevate madala rõhu / kõrgsurve tsüklite jooksul. Kui kavitatsioonimull jõuab punkti, kus see ei suuda enam energiat absorbeerida, variseb mull vägivaldselt kokku ja loob lokaalselt väga energiarikkad tingimused. Kavitatsioonilise kuuma koha määravad väga kõrge rõhk ja temperatuur, vastavad rõhud ja temperatuurierinevused, kiired vedelad joad ja nihkejõud. Need sonomehaanilised ja sonokeemilised jõud suruvad lahusti virnastatud kihtide ning lagunevate kihiliste tahkete osakeste ja kristalsete struktuuride vahele, tekitades seeläbi kooritud nanolehti. Allolev pildijada näitab koorimisprotsessi ultraheli kavitatsiooni teel.

Ultraheli grafeeni koorimine vees

Grafiidihelveste sonomehaanilist koorimist vees illustreerivate raamide kiire järjestus (a-st f-ni), kasutades UP200S, 200W ultraheliator 3 mm sonotroodiga. Nooled näitavad lõhestamise (koorimise) kohta, kus lõhenevad kavitatsioonimullid.
© Tyurnina jt 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Modelleerimine on näidanud, et kui lahusti pinnaenergia on sarnane kihilise materjali pinnaenergiaga, on kooritud ja taasühendatud olekute energiaerinevus väga väike, eemaldades uuesti liitmise liikumapaneva jõu. Võrreldes alternatiivsete segamis- ja lõikamismeetoditega andsid ultraheli agitaatorid koorimiseks tõhusama energiaallika, mis viis TaS-i i ioon interkalatsiooni-abistatava koorimise demonstreerimiseni.2, NbS2ja MoS2, samuti kihilised oksiidid. (vrd Nicolosi jt, 2013)

Ultraheliuuring on väga tõhus ja usaldusväärne vahend nanolehtede, näiteks grafeeni ja kseenide vedelaks koorimiseks.

TEM-pildid ultraheli vedelatest kooritud nanolehtedest: (A) Grafeeni nanoleht kooritud ultrahelitöötluse abil lahustis N-metüül-pürol-pürol-ürrolidoon. b) h-BN nanoleht kooritakse ultrahelitöötluse teel lahusti isopropanoolis. c) MoS2 nanoleht kooritakse ultrahelitöötluse teel vesipinnaktiivses lahuses.
(Uuring ja pildid: ©Nicolosi jt, 2013)

Ultraheli vedeliku koorimise protokollid

Ultraheli koorimist ja kseenide ja teiste monokihtsete nanomaterjalide delaminatsiooni on teadusuuringutes põhjalikult uuritud ja see viidi edukalt tööstusliku tootmise etappi. Allpool esitame teile ultrahelitöötluse abil valitud koorimisprotokollid.

Fosfor nanohelveste ultraheli koorimine

Fosforeen (tuntud ka kui must fosfor, BP) on fosforiaatomitest moodustatud 2D-kihiline monoelementne materjal.
Passaglia jt (2018) uuringutes on näidatud fosforeeni stabiilsete suspensioonide – metüülmetakrülaadi ettevalmistamine bP ultrahelitöötluse abil vedela faasi koorimise (LPE) abil MMA juuresolekul, millele järgneb radikaalne polümeriseerumine. Metüülmetakrülaat (MMA) on vedel monomeer.

Fosforeeni ultraheli vedela koorimise protokoll

MMA_bPn, NVP_bPn ja Sty_bPn suspensioonid saadi LPE poolt ainsa monomeeri juuresolekul. Tüüpilises protseduuris pandi katseklaasi ∼5 mg bP-d, mis oli mördis hoolikalt purustatud, ja seejärel lisati kaalutud kogus MMA, Sty või NVP. Monomeeri bP vedrustus ultraheliga rikastati 90 minutit, kasutades Hielscheri ultraheli homogenisaatorit UP200St (200W, 26kHz), varustatud sonotroodiga S26d2 (otsa läbimõõt: 2 mm). Ultraheli amplituud säilitati konstantsena 50% juures P = 7 W-ga. Kõikidel juhtudel kasutati soojuse hajutamiseks jäävannit. Viimased MMA_bPn, NVP_bPn ja Sty_bPn suspensioonid lämmatati seejärel N2-ga 15 minutiks. Kõiki suspensioone analüüsis DLS, näidates rH väärtusi, mis on tõesti lähedased DMSO_bPn omadele. Näiteks MMA_bPn suspensiooni (millel on umbes 1% bP sisaldusest) iseloomustas rH = 512 ± 58 nm.
Kuigi teised fosforeeni teaduslikud uuringud teatavad ultrahelitöötlusajast mitu tundi, kasutades ultraheli puhastusvahendit, kõrge keemistemperatuuri lahusteid ja madalat efektiivsust, näitab Passaglia uurimisrühm väga tõhusat ultraheli koorimise protokolli, kasutades sondi tüüpi ultrahelitöötlusprotokolli (st UP200St)

Ultraheli borofeeni koorimine

Ultraheli protokollide ja ultraheli borofeeni koorimise tulemuste saamiseks klõpsake siin!

Väheste kihtide ränidioksiidi nanolehtede ultraheli koorimine

SEM pilt ultraheli kooritud ränidioksiidi nanolehed.Vähesed kihilised kooritud ränidioksiidi nanolehed (E-SN) valmistati looduslikust vermikuliidist (Verm) ultraheli koorimise kaudu. Kooritud ränidioksiidi nanolehtede sünteesiks kasutati järgmist vedela faasi koorimismeetodit: 40 mg ränidioksiidi nanolehti (SN) hajutati 40 ml absoluutses etanoolis. Seejärel ultraheliga 2 tundi, kasutades Hielscherit Ultraheli protsessor UP200St, mis on varustatud 7 mm sonotroodiga. Ultraheli laine amplituud püsis konstantsena 70%. Ülekuumenemise vältimiseks kasutati jäävanni. Järelevalveta SN eemaldati tsentrifuugimise teel 1000 pööret minutis 10 minutiks 10 minutiks. Lõpuks toode dekanteeriti ja kuivatati toatemperatuuril vaakumis üleöö. (vrd Guo et al., 2022)

2D monokihi nanolehtede, näiteks kseenide (nt fosfor, borofeen jne) ultraheli koorimine toimub tõhusalt sondi tüüpi ultraheli ultraheliga.

Monokihi nanolehtede ultraheli koorimine ultrasonikaator UP400St.


Ühekihiliste nanolehtede ultraheli vedel koorimine.

Ultraheli vedel koorimine on väga efektiivne xenes nanolehtede tootmiseks. Pildil on kujutatud 1000 vatti võimsat UIP1000hdT.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Suure võimsusega ultrahelisondid ja reaktorid Xenes Nanosheetide koorimiseks

Hielscheri ultraheli kujundab, toodab ja levitab tugevaid ja usaldusväärseid ultraheliatoreid igas suuruses. Alates kompaktsetest labori ultraheliseadmetest kuni tööstuslike ultraheli sondide ja reaktoriteni on Hielscheril teie protsessi jaoks ideaalne ultraheli süsteem. Pikaajalise kogemusega sellistes rakendustes nagu nanomaterjalide süntees ja dispersioon soovitavad meie hästi koolitatud töötajad teile teie vajadustele kõige sobivama seadistuse. Hielscheri tööstuslikud ultraheliprotsessorid on tuntud kui usaldusväärsed tööhobused tööstusrajatistes. Hielscheri ultraheliatorid, mis suudavad pakkuda väga kõrgeid amplituudisid, sobivad ideaalselt suure jõudlusega rakenduste jaoks, nagu kseenide ja muude 2D monokihi nanomaterjalide, nagu borofene, fosforeen või grafeen, sünteesimiseks ning nende nanostruktuuride usaldusväärseks hajutamiseks.
Erakordselt võimas ultraheli: Hielscher ULTRASONICS’ tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeamplituudi. Amplituude kuni 200 μm saab kergesti pidevalt käivitada 24 / 7 operatsiooni. Isegi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid.
Kõrgeim kvaliteet – Disainitud ja valmistatud Saksamaal: Kõik seadmed on projekteeritud ja valmistatud meie peakontoris Saksamaal. Enne kliendile tarnimist testitakse iga ultraheli seadet hoolikalt täiskoormusel. Me püüdleme klientide rahulolu poole ja meie tootmine on üles ehitatud nii, et see vastaks kõrgeimale kvaliteedi tagamisele (nt ISO sertifikaat).

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köide flow Rate Soovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml 10 kuni 200 ml / min UP100H
10 kuni 2000 ml 20 kuni 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l 0.2 kuni 4 l / min UIP2000hdT
10 kuni 100 l 2 kuni 10 l / min UIP4000hdT
e.k. 10 kuni 100 l / min UIP16000
e.k. suurem klastri UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli kõrge nihega homogenisaatoreid kasutatakse laboris, pink-top, piloot ja tööstuslik töötlemine.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.



Kirjandus/viited

Faktid Tasub teada

Fosforeen

Fosforeenil (ka mustadel fosfori nanolehtedel / nanohelvestel) on suur liikuvus 1000 cm2 V–1 s–1 paksuse proovi puhul paksusega 5 nm suure vooluga ON/OFF suhe 105. P-tüüpi pooljuhina on fosforil otsene ribavahe 0,3 eV. Lisaks on fosforil otsene ribavahe, mis suureneb monokihi puhul kuni umbes 2 eV. Need materjaliomadused muudavad musta fosfori nanolehed paljutõotavaks materjaliks tööstuslikeks rakendusteks nanoelektroonilistes ja nanofotoonilistes seadmetes, mis katavad kogu nähtava spektri. (vrd Passaglia jt, 2018) Teine potentsiaalne rakendus seisneb biomeditsiini rakendustes, kuna suhteliselt madal toksilisus muudab musta fosfori kasutamise väga atraktiivseks.
Kahemõõtmeliste materjalide klassis paikneb fosfor sageli grafeeni kõrval, sest erinevalt grafeenist on fosforil nonzero fundamentaalne ribavahe, mida saab lisaks moduleerida tüve ja kihtide arvuga virnas.

Borophene

Borophene on booride kristalne aatomimonolayer, st see on boori kahemõõtmeline allotroop (nimetatakse ka boori nanoleheks). Selle ainulaadsed füüsikalised ja keemilised omadused muudavad borofeneeni väärtuslikuks materjaliks paljude tööstuslike rakenduste jaoks.
Borophene'i erakordsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste hulka kuuluvad unikaalsed mehaanilised, termilised, elektroonilised, optilised ja ülijuhtivad tahud.
See avab võimalused borofeneeni kasutamiseks leeliseliste metalliioonide, Li-S patareide, vesiniku salvestamise, superkondensaatori, hapniku redutseerimise ja evolutsiooni, samuti CO2 elektroreduktsioonireaktsiooni jaoks. Eriti suur huvi läheb borofeneenile kui akude anoodimaterjalile ja vesiniku ladustamismaterjalile. Tänu suurele teoreetilisele erivõimsusele, elektroonilisele juhtivusele ja ioontranspordi omadustele kvalifitseerub borofeen akude suurepäraseks anoodimaterjaliks. Tänu vesiniku suurele adsorbtsioonivõimele borofeneenile pakub see suurt potentsiaali vesiniku salvestamiseks - tõllevõimsus on üle 15% selle kaalust.
Loe lähemalt ultraheli sünteesi ja borofeeni dispersiooni kohta!


Suure jõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit alates kompaktsest labori ultraheliaatorist üle pink-top üksuste kuni täistööstuslike ultrahelisüsteemideni.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.