Veepõhine grafeeni koorimine

Ultraheli koorimine võimaldab toota vähesekihilist grafeeni ilma karmide lahustite kasutamiseta, kasutades ainult puhast vett. Suure võimsusega ultrahelitöötlus delamineerib grafeeni lehed lühikese ravi jooksul. Lahustite vältimine muudab grafeeni koorimise rohelises ja jätkusuutlikus protsessis.

Grafeeni tootmine vedelfaasilise koorimise kaudu

Ultraheli reaktor grafeeni koorimiseks.Grafeeni toodetakse kaubanduslikult nn vedela faasi koorimise teel. Grafeeni vedelfaasiline koorimine nõuab mürgiste, keskkonnakahjulike ja kallite lahustite kasutamist, mida kasutatakse keemilise eeltöötlusena või koos mehaanilise dispersioonimeetodiga. Grafeeni lehtede mehaaniliseks hajutamiseks on ultraheliuurustus loodud väga usaldusväärse, tõhusa ja ohutu tehnikana kvaliteetsete grafeenilehtede tootmiseks suurtes kogustes täistööstuslikul tasandil. Kuna karmide lahustite kasutamisega kaasnevad alati kulud, saastumine, kompleksne eemaldamine ja kõrvaldamine, ohutusprobleemid ja keskkonnakoormus, on mittetoksiline ja ohutum alternatiiv märkimisväärselt kasulik. Grafeeni koorimine, kasutades vett lahustina ja võimsuse ultraheli mõne kihi grafeeni lehtede mehaaniliseks delamineerimiseks, on seega rohelise grafeeni tootmise jaoks väga paljutõotav meetod.
Tavalised lahustid, mida kasutatakse sageli vedela faasina grafeeni nanolehtede hajutamiseks, on dimetüülsulfoksiid (DMSO), N,N-dimetüülformamiid (DMF), N-metüül-2-pürrolidoon (NMP), tetrametüülurea (TMU), tetrahüdrofuran (THF), propüleenkarbonaatatsetoon (PC), etanool ja formamiid.
Juba pikaajalise väljakujunenud tehnikana grafeeni koorimiseks kaubanduslikul tasandil võimaldab ultraheliuuring toota kõrge puhtusastmega kvaliteetset grafeeni madalate kuludega. Kuna ultraheli grafeeni koorimist saab täielikult lineaarselt skaleerida mis tahes mahuni, saab kvaliteetsete grafeenihelveste tootmissaagist kergesti rakendada grafeeni masstootmiseks.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli disperser UIP2000hdT, 2000 vatt võimas helisüsteem grafeeni koorimiseks ja dispersiooniks.

UIP2000hdT on 2kW võimas ultraheli dispergeerija grafeeni koorimiseks ja dispersiooniks.

Grafeeni ultraheli koorimine vees

(2020) uuris amplituudi ja ultrahelitöötluse intensiivsuse mõju puhtale vee-grafiidi lahustele ja sellest tulenevale grafeeni koorimisele. Uuringus kasutasid nad Hielscher UP200S (200W, 24kHz). Ultraheli koorimine veega, mida kasutati üheastmelise protsessina mõne kihi grafeeni delamineerimiseks. Lühike ravi 2h oli piisav, et toota mõnekihilist grafeeni avatud keeduklaasi ultrahelitöötluse seadistuses.

Ultraheli grafeeni koorimine vees

Kiire kaadrite jada (a-st f-ni), mis illustreerib grafiidihelveste sonomehaanilist koorimist vees kasutades UP200s, 24 kHz ultrasonikaatorit 3 mm sonotrode'iga. Nooled näitavad lõhenemise (koorimise) kohta kavitatsioonimullidega, mis tungivad lõhenemisse.
© Tyurnina jt, 2020

Ultraheli grafeeni koorimise optimeerimine

Ultraheli protsessor UP200St koos sonotrode ja jahvatatud klaasist.Tyurnina et al. (2020) kasutatavat ultraheli seadistust saab hõlpsasti optimeerida suurema tõhususe ja kiirema koorimise jaoks, kasutades suletud ultraheli reaktorit läbivoolurežiimis. Ultraheli inline ravi võimaldab oluliselt ühtlasemat ultraheli töötlemist kogu grafiidi toorainele: grafiidi / vee lahuse toitmine otse ultraheli kavitatsiooni piiratud ruumi, kogu grafiit muutub ühtlaselt ultraheliks, mille tulemuseks on kvaliteetsete grafeenihelveste kõrge saagikus.
Hielscher Ultrasonics süsteemid võimaldavad täpset kontrolli kõigi oluliste töötlemisparameetrite üle, nagu amplituud, aeg / peetus, energiasisend (Ws / ml), rõhk ja temperatuur. Optimaalsete ultraheli parameetrite seadmine toob kaasa suurima saagikuse, kvaliteedi ja üldise efektiivsuse.

Kuidas ultraheliuurendab grafeeni koorimist

Kui suure võimsusega ultraheli lained on ühendatud grafiidipulbri ja vee läga või mis tahes lahustiga, loovad sonomehaanilised jõud, nagu kõrge nihke, intensiivsed turbulentsid ja kõrge rõhu ja temperatuuri diferentsiaalid, energia-intensiivseid tingimusi. Need energia-intensiivsed tingimused on akustilise kavitatsiooni nähtuse tulemus.
Loe ultraheli kavitatsiooni kohta lähemalt siit!
Võimsuse ultraheli käivitab grafiidipulbri laienemise, kuna vedelikud surutakse grafeenikihtide vahele, millest koosneb grafiit. Ultraheli nihkejõud delamineerivad grafeeni üksikud lehed ja hajutavad need lahuses grafeenihelvestena. Grafeeni pikaajalise stabiilsuse saavutamiseks vees on vaja pindaktiivset ainet.

Ultraheliator UP200St (200W) hajutab süsimustat vees, kasutades pindaktiivse ainena 1%wt Tween80.

Carbon Blacki ultraheli hajutamine ultraheliuuringu abil UP200St

Video pisipilt

Grafeeni koorimise ultraheli vedela faasi koorimise mechnism. Uuring ja pilt Tyurnina jt, 2021.

Grafeeni koorimise ultraheli vedela faasi koorimise mehhaansus.
Uuring ja pilt Tyurnina et al., 2021.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Suure jõudlusega ultrasonikaatorid grafeeni koorimiseks

Hielscheri ultrasonikaatorite nutikad omadused on mõeldud usaldusväärse töö, reprodutseeritavate tulemuste ja kasutajasõbralikkuse tagamiseks. Tööseadetele pääseb hõlpsasti ligi ja neid saab valida intuitiivse menüü kaudu, millele pääseb ligi digitaalse värvilise puuteekraani ja brauseri kaugjuhtimispuldi kaudu. Seetõttu registreeritakse kõik töötlemistingimused, nagu netoenergia, koguenergia, amplituud, aeg, rõhk ja temperatuur, automaatselt sisseehitatud SD-kaardile. See võimaldab teil vaadata ja võrrelda varasemaid ultrahelitöötluse jookse ja optimeerida grafeeni koorimisprotsessi kõrgeima efektiivsusega.
Hielscheri ultraheliatoreid saab brauseri juhtimise kaudu kaugjuhtida. Ultrahelitöötlusparameetreid saab jälgida ja kohandada täpselt protsessi nõuetele.Hielscher Ultrasonics süsteeme kasutatakse kogu maailmas kvaliteetsete grafeenilehtede ja grafeenoksiidide tootmiseks. Hielscheri tööstuslikud ultrasonikaatorid võivad pidevas töös kergesti töötada kõrge amplituudiga (24/7/365). Amplituudid kuni 200 μm saab kergesti pidevalt genereerida standardsete sonotroodidega (ultraheli sondid / sarved ja CascatrodesTM). Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Tänu oma vastupidavusele ja madalale hooldusele paigaldatakse meie ultraheli koorimissüsteemid tavaliselt raskeveokite rakendustele ja nõudlikes keskkondades.

Hielscheri ultraheli protsessorid grafeeni koorimiseks on juba kaubanduslikul tasandil paigaldatud kogu maailmas. Võtke meiega kohe ühendust, et arutada oma grafeeni tootmisprotsessi! Meie kogenud töötajad jagavad hea meelega rohkem teavet koorimisprotsessi, ultraheli süsteemide ja hinnakujunduse kohta!

 
Ultraheli grafeeni sünteesi, dispersiooni ja funktsionaliseerimise kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin:

 

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köideflow RateSoovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml10 kuni 200 ml / minUP100H
10 kuni 2000 ml20 kuni 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l0.2 kuni 4 l / minUIP2000hdT
10 kuni 100 l2 kuni 10 l / minUIP4000hdT
e.k.10 kuni 100 l / minUIP16000
e.k.suuremklastri 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

  • Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin (2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon Vol. 168, 2020. 737-747.
    (Available under a Creative Commons Attribution 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. See full terms here.)
  • Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
  • Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
  • Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
  • Štengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.

Faktid Tasub teada

Mis on graphene?

Grafiini leht Grafeen on SP-i monokiht2-lühendatud süsinikuaatomeid. Graphein pakub ainulaadseid materjale nagu erakordselt suur eripind (2620 m2g-1), suurepärased mehaanilised omadused Young'i moduliga 1 TPa ja sisemine tugevus 130 GPa, väga suur elektrooniline juhtivus (ruumitemperatuuri elektronide liikuvus 2,5 × 105 cm2 V-1s-1), väga kõrge soojusjuhtivus (üle 3000 W m K-1), et nimetada kõige olulisemad omadused. Tänu oma suurepärastele materjaliomadustele kasutatakse grafeeni suure jõudlusega patareide, kütuseelementide, päikeseelementide, superkondensaatorite, vesinikuhoidlate, elektromagnetiliste kilpide ja elektrooniliste seadmete väljatöötamiseks ja tootmiseks. Lisaks on grafeen mitmetesse nanokomposittidesse ja komposiitmaterjalidesse lisatud tugevdavaks lisandiks, näiteks polümeerides, keraamikas ja metalli maatriksites. Tänu oma suurele juhtivusele on grapheen juhtivate värvide ja trükivärvide oluline komponent.
Defektivaba grafeeni kiire ja ohutu ultraheli ettevalmistamine suurtes kogustes madalate kuludega võimaldab laiendada grafeeni rakendusi üha rohkematele tööstusharudele.
Grafeen on ühe aatomi paksus süsinikkiht, mida võib kirjeldada kui ühekihilist või 2D grafeeni struktuuri (ühekihiline grafeen = SLG). Grapeenil on erakordselt suur eripind ja kõrgemad mehaanilised omadused (Young 1-TPa modulius ja sisemine tugevus 130 GPa), pakub suurepärast elektroonilist ja soojusjuhtivust, laaduri kandevõimet, läbipaistvust ja gaaside läbilaskmatust. Nende materjalide omaduste tõttu kasutatakse grafeenit tugevdavaks lisandiks, et anda komposiididele oma tugevus, juhtivus jne. Grapheeni omaduste kombineerimiseks teiste materjalidega tuleb grafne ühendisse hajutada või rakendada õhukese kihina aluspinnale.


Hielscheri ultraheli tarnib suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid laborist tööstusliku suurusega.

Suure jõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit kompaktsest labori ultraheliseadmest pink-top üksuste kohal kuni täistööstuslike ultrahelisüsteemideni.


Meil on hea meel arutada teie protsessi.

Võtame ühendust.