سنتز بوروفن مافوق صوت در مقیاس صنعتی
بوروفن، مشتق نانوساختار دو بعدی بور، می تواند به طور کارآمد از طریق لایه برداری فرا صوت و کم هزینه سنتز شود. لایه برداری فاز مایع مافوق صوت می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای تولید مقادیر زیادی از نانوشیفته بوروفن با کیفیت بالا. تکنیک لایه برداری مافوق صوت به طور گسترده ای برای تولید نانومواد دوD (به عنوان مانند گرافن) استفاده می شود و به خوبی برای مزایای خود را از نانو ورقه های با کیفیت بالا شناخته شده است, بازده بالا, عملیات سریع و facile, و همچنین بهره وری کلی.
روش لایه برداری مافوق صوت برای آماده سازی بوروفن
لایه برداری فاز مایع مافوق صوت رانده شده است به طور گسترده ای برای آماده سازی نانو ورقه های دو بعدی از پیش سازهای مختلف فله از جمله گرافیت (گرافن)، بور (بوروفن) در میان دیگران استفاده می شود. در مقایسه با تکنیک لایه برداری شیمیایی، لایه برداری فاز مایع به کمک مافوق صوت به عنوان استراتژی امیدوار کننده تر برای آماده سازی نانوساختارهای 0D و 2D مانند نقطه های کوانتومی بور (BQDs) و بوروفن در نظر گرفته شده است. (cf. Wang et al., 2021)
طرح سمت چپ نشان می دهد اولتراسونیک پایین درجه حرارت فرایند لایه برداری مایع از ورق بوروفن چند لایه 2D. (مطالعه و تصویر: ©لین و همکاران، 2021.)
راکتور سونوشیمیایی مجهز به یک 2000 وات صنعتی مافوق صوت پردازنده UIP2000hdT برای لایه برداری بوروفن در مقیاس بزرگ.
مطالعات موردی لایه برداری بوروفن مافوق صوت
لایه برداری و delamination با استفاده از سونوگرافی قدرت در یک فرایند فاز مایع به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است و با موفقیت به بوروفن و دیگر مشتقات بور مانند نقطه کوانتومی بور، بور نیترید یا دی بورید منیزیم اعمال شده است.
α-بوروفن
در مطالعه انجام شده توسط Göktuna و Taşaltın (2021)، α بوروفن از طریق لایه برداری فرا صوت facile و کم هزینه آماده شد. نانو ورق بوروفن سنتز مافوق صوت نمایشگاه α ساختار کریستالی بوروفن.
پروتکل: 100 میلی گرم میکرو ذرات بور در 100 میلی لیتر DMF در 200 وات (به عنوان مانند، با استفاده از UP200St با S26d14) برای 4h در نیتروژن (NH2S) جریان کنترل کابین برای جلوگیری از اکسیداسیون در طول فرایند لایه برداری فاز مایع مافوق صوت. محلول ذرات بور لایه برداری شده به ترتیب با 5000 دور در دقیقه و 12000 دور در دقیقه برای 15 دقیقه سانتریفوژ شد، سپس بوروفن با دقت در محیط خلاء به مدت 4 ساعت در 50 درجه سانتی گراد جمع آوری و خشک شد (cf. Göktuna و Taşaltın، 2021)
تصویر شماتیک از بوروفن با لایه های چند لایه لایه برداری شده توسط کاوشگر مافوق صوت کمک فرایند درمان حل گرمایی.
مطالعه و تصویر: ©Zhang et al., 2020
بوروفن چند لایه
ژانگ و همکارانش (۲۰۲۰) یک تکنیک لایه برداری فاز مایع حل گرمایی استون را گزارش می کنند که اجازه تولید بوروفن با کیفیت بالا با اندازه افقی بزرگ را می دهد. با استفاده از اثر تورم استون، پیش ساز پودر بور برای اولین بار در استون خیس شد. سپس پیش ساز بور مرطوب شده در سال 200 درجه سانتی گراد به صورت حل تر در استون درمان شد و به دنبال آن فراصوت با یک فراصوت از نوع کاوشگر در 225 وات برای 4h انجام شد. در نهایت بوروفن با چند لایه بور و اندازه افقی تا 05/5 میلی متر به دست آورد. تکنیک لایه برداری فاز مایع به کمک استون می تواند برای تهیه نانوشیفته های بور با اندازه های افقی بزرگ و با کیفیت بالا مورد استفاده قرار گیرد. (cf. Zhang et al., 2020)
هنگامی که الگوی XRD از بوروفن اولتراسونیک لایه برداری شده است با پیش ساز بور فله مقایسه, الگوی XRD مشابه را می توان مشاهده کرد. بیشتر قله های پراش عمده را می توان به بور b-rhombohedral نمایه کرد و پیشنهاد کرد که ساختار کریستالی تقریباً قبل و بعد از درمان لایه برداری محفوظ است.
تصاویر SEM با وضوح پایین (a) و وضوح بالا (ب) بوروفن با چند لایه به دست آمده توسط لایه های اولتراسونیک به کمک لایه برداری حل گرمایی در استون
مطالعه و تصویر: ©Zhang et al., 2020
الگوهای XRD () و طیف رامان (ب) از بور فله درمان نشده و بوروفن با چند لایه به دست آمده توسط لایه های پروب مافوق صوت به کمک لایه برداری حل گرمایی.
مطالعه و تصویر: ©Zhang et al., 2020
سنتز سونوشیمیایی نقاط کوانتومی بور
هائو و همکاران (2020) با موفقیت آماده در مقیاس بزرگ و یکنواخت کریستالی نیمه هادی نقطه های کوانتومی بور (BQDs) از پودر بور گسترش یافته در استونیتریل، حلال آلی بسیار قطبی، با استفاده از یک مافوق صوت از نوع کاوشگر قدرتمند (به عنوان مانند، UP400St، UIP500hdT یا UIP1000hdT). نقاط کوانتومی بور سنتز شده با 2.46 ±0.4 nm در اندازه کناری و 2.81 ±0.5 nm در ضخامت.
پروتکل: در یک آماده سازی معمولی از نقاط کوانتومی بور، ۳۰ میلی گرم پودر بور ابتدا به یک فلاسک سه گردنه اضافه شد و سپس ۱۵ میلی لیتر استونیتریل قبل از فرایند فراصوت به بطری اضافه شد. لایه برداری در یک قدرت خروجی 400 وات انجام شد (به عنوان مانند، با استفاده از UIP500hdT), فرکانس 20kHz و زمان مافوق صوت از 60 دقیقه. برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محلول در طول فراصوت، خنک کننده با استفاده از حمام یخ یا چیلر آزمایشگاه برای دمای ثابت اعمال شد. محلول حاصل در 1500 دور در دقیقه به مدت 60 دقیقه سنتریفوژ شد. ابرناتون حاوی نقاط کوانتومی بور به آرامی استخراج شد. تمام آزمایش ها در دمای اتاق انجام شد. (cf. Hao et al., 2020)
در مطالعه وانگ و همکاران (2021)، محقق نقطه های کوانتومی بور را با استفاده از تکنیک لایه برداری فاز مایع مافوق صوت، بیش از حد آماده می کند. آن ها نقطه کوانتومی بور تک پراکنده را با توزیع اندازه باریک، پراکنده بودن عالی، ثبات بالا در محلول IPA، و فلورسانس دو عکسی به دست دادند.
تصاویر TEM و توزیع قطر مربوطه از BQDs آماده شده تحت شرایط مختلف مافوق صوت. (a) تصویر TEM از BQDs-2 سنتز شده در 400 W برای 2 ساعت (ب) تصویر TEM از BQDs-3 سنتز شده در 550 W برای 1 ساعت (ج) تصویر TEM از BQDs-3 سنتز شده در 400 W برای 4 ساعت (د) توزیع قطر نقطه کوانتومی به دست آمده از (a). ه) توزیع قطر نقاط کوانتومی اکتسابی از (ب). (و) توزیع قطر نقاط کوانتومی به دست آوردن از (c).
مطالعه و تصویر: ©هائو و همکاران، 2020
لایه برداری مافوق صوت نانوشیفته های منیزیم دیبورید
فرایند لایه برداری با معلق کردن 450 میلی گرم دیبورید منیزیم انجام شد
(MgBH2S) پودر (تقریبا 100 اندازه مش / 149 میکرون) در 150 میلی لیتر آب و افشای آن را به امواج فراصوت به مدت 30 دقیقه. لایه برداری مافوق صوت را می توان با یک مافوق صوت از نوع کاوشگر مانند انجام UP200Ht یا UP400St با دامنه 30٪ و حالت چرخه 10sec پالس روشن / خاموش. لایه برداری مافوق صوت منجر به تعلیق سیاه و سفید تیره. رنگ سیاه را می توان به رنگ پودر بکر MgB2 نسبت داد.
دنباله با سرعت بالا (از a تا f) از قاب نشان دهنده لایه برداری sono مکانیکی از یک پولک گرافیت در آب با استفاده از UP200S، مافوق صوت 200W با sonotrode 3mm. پیکان ها محل شکافت (لایه برداری) را با حباب های حفره ای که به انشعاب نفوذ می کنند نشان می دهند.
© Tyurnina et al. 2020
امواج فراصوت قدرتمند برای لایه برداری بوروفن در هر مقیاس
Hielscher Ultrasonics طرح، تولید، و توزیع مافوق صوت قوی و قابل اعتماد در هر اندازه. از دستگاه های اولتراسونیک آزمایشگاه جمع و جور به پروب های مافوق صوت صنعتی و راکتور, Hielscher تا به سیستم مافوق صوت ایده آل برای فرایند خود را. با تجربه طولانی مدت در برنامه های کاربردی مانند سنتز نانومترال و پراکنده شدن، کارکنان به خوبی آموزش دیده ما به شما مناسب ترین راه اندازی برای الزامات ypour توصیه می شود. پردازنده های مافوق صوت صنعتی Hielscher به عنوان اسب کار قابل اعتماد در امکانات صنعتی شناخته شده است. قادر به ارائه دامنه های بسیار بالا, ultrasonicators Hielscher ایده آل برای برنامه های کاربردی با عملکرد بالا مانند بوروفن یا لایه برداری گرافن و همچنین پراکنده نانوماترال. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند.
تمام تجهیزات در مقر ما در آلمان طراحی و ساخته شده است. قبل از تحویل به مشتری، هر دستگاه مافوق صوت با دقت تحت بار کامل آزمایش می شود. ما برای رضایت مشتری تلاش می کنیم و تولید ما برای انجام بالاترین تضمین کیفیت (به عنوان مانند گواهینامه ایزو) ساختار یافته است.
- بازدهی بالا
- تکنولوژی دولت از هنر
- قابلیت اطمینان & نیرومندی
- دسته & درون خطی
- برای هر حجم
- نرم افزار هوشمند
- ویژگی های هوشمند (به عنوان مانند، پروتکل داده ها)
- CIP (تمیز در محل)
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 10 به 2000mL | 20 تا 400ML / دقیقه | UP200Ht، UP400St |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.
ادبیات/منابع
- Feng Zhang, Liaona She, Congying Jia, Xuexia He, Qi Li, Jie Sun, Zhibin Lei, Zong-Huai Liu (2020): Few-layer and large flake size borophene: preparation with solvothermal-assisted liquid phase exfoliation. RSC Advances 46, 2020.
- Simru Göktuna, Nevin Taşaltın (2021): Preparation and characterization of PANI: α borophene electrode for supercapacitors. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures,
Volume 134, 2021. - Chen, C., Lv, H., Zhang, P. et al. (2021): Synthesis of bilayer borophene. Nature Chemistry 2021.
- Haojian, Lin; Shi, Haodong;Wang, Zhen; Mu, Yuewen ; Li, Si-Dian; Zhao, Jijun; Guo, Jingwei ; Yang, Bing; Wu, Zhong-Shuai; Liu, Fei. (2021): Low-temperature Liquid Exfoliation of Milligram-scale Single Crystalline Few-layer β12-Borophene Sheets as Efficient Electrocatalysts for Lithium–Sulfur Batteries. 2021.
- Jinqian Hao; Guoan Tai; Jianxin Zhou; Rui Wang; Chuang Hou; Wanlin Guo (2020): Crystalline Semiconductor Boron Quantum Dots. ACS Applied Material Interfaces 12 (15), 2020. 17669–17675.
آمار ارزشمند دانستن
بوروفن
بوروفن یک تک رنگ اتمی بلوری بور است، به این شکل که یک آلتروپ دو بعدی بور (که نانو ورق بور نیز نامیده می شود) است. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آن، بوروفن را به ماده ای ارزشمند برای کاربردهای متعدد صنعتی تبدیل می کند.
خواص فیزیکی و شیمیایی استثنایی بوروفن شامل چهره های مکانیکی، حرارتی، الکترونیکی، نوری و ابررسانا منحصر به فرد است.
این کار امکاناتی را برای استفاده از بوروفن برای کاربردهایی در باتری های یون فلزی آلکالی، باتری های Li-S، ذخیره سازی هیدروژن، ابرکاپاکیتر، کاهش اکسیژن و تکامل و همچنین واکنش الکترورداکشن CO2 باز می کند. به خصوص بهره بالا به بوروفن به عنوان یک ماده آند برای باتری ها و به عنوان مواد ذخیره سازی هیدروژن می رود. با توجه به امکانات خاص نظری بالا، هدایت الکترونیکی و خواص حمل و نقل یون، بوروفن واجد شرایط به عنوان مواد آند بزرگ برای باتری. با توجه به ظرفیت جذب بالای هیدروژن به بوروفن, آن را ارائه می دهد پتانسیل زیادی برای ذخیره سازی هیدروژن – با ظرفیت stroage بیش از 15٪ از وزن آن.
بوروفن برای ذخیره سازی هیدروژن
مواد مبتنی بر بور دو بعدی (2D) به دلیل جرم اتمی پایین بور و پایداری تزئین فلزات علیلی بر روی سطح، که تعاملات با H2 را افزایش می دهد، بسیار مورد توجه رسانه های ذخیره سازی H2 قرار می گیرند. نانوشیفته های بوروفن دو بعدی که به راحتی می توانند با استفاده از لایه برداری فاز مایع مافوق صوت به عنوان توصیف بالا سنتز شوند، قرابت خوبی برای اتم های مختلف تزئین فلز نشان داده اند که در آن خوشه بندی اتم های فلزی می تواند رخ دهد. با استفاده از انواع تزئینات فلزی، مانند لی، Na، Ca، و Ti بر روی پلی مورف های مختلف بوروفن، تراکم چشمگیر H2 gravimetric از 6 تا 15 wt ٪، بیش از بخش انرژی ایالات متحده (DOE) مورد نیاز برای ذخیره سازی پردازنده از 6.5wt٪ H2 به دست آمده است. (cf. Habibi et al., 2021)
Hielscher Ultrasonics تولید هموژنیزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.