Hielscher Ultrasonics
Keskustelemme mielellämme prosessistasi.
Soita meille: +49 3328 437-420
Lähetä meille sähköpostia: info@hielscher.com

Ultraääniborofeenisynteesi teollisessa mittakaavassa

Borofeeni, boorin kaksiulotteinen nanorakenteinen johdannainen, voidaan syntetisoida tehokkaasti helpon ja edullisen ultraäänikuorinnan avulla. Ultraääni-nestefaasin kuorintaa voidaan käyttää tuottamaan suuria määriä korkealaatuisia borofeenin nanosheettejä. Ultraäänikuorintatekniikkaa käytetään laajalti 2D-nanomateriaalien (esim. grafeenin) tuottamiseen, ja se on tunnettu korkealaatuisten nanoarkkien, korkean saannon, nopean ja helpon toiminnan sekä yleisen tehokkuuden eduista.

Ultraäänikuorintamenetelmä borofeenivalmisteelle

Koetintyyppiset ultraäänilaitteet ovat edullinen menetelmä tehokkaaseen borofeenikuorintaan.Ultraäänellä ohjattua nestefaasikuorintaa käytetään laajalti 2D-nanoarkkien valmistamiseen erilaisista irtotavarana olevista lähtöaineista, mukaan lukien grafiitti (grafeeni), boori (borofeeni). Kemialliseen kuorintatekniikkaan verrattuna ultraäänellä avustettua nestefaasikuorintaa pidetään lupaavampana strategiana valmistaa 0D- ja 2D-nanorakenteita, kuten boorikvanttipisteitä (BQD) ja borofeenia. (vrt. Wang et al., 2021)
Vasen kaavio näyttää 2D-muutaman kerroksen borofeenilevyjen ultraäänisen matalan lämpötilan nestemäisen kuorintaprosessin. (Tutkimus ja kuva: ©Lin et ai., 2021.)

Tietopyyntö







Ultraäänireaktori laajamittaiseen borofeenin kuorintaan. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu reaktori on varustettu tehokkaalla teollisella 2000 watin ultraäänilaitteella (20 kHz).

Sonokemiallinen reaktori, joka on varustettu 2000 watin teollinen ultraääniprosessori UIP2000hdT laajamittaiseen borofeenin kuorintaan.

Tapaustutkimukset ultraääniborofeenin kuorinnasta

Kuorintaa ja delaminointia tehon ultraäänellä nestefaasiprosessissa on tutkittu laajalti ja sovellettu menestyksekkäästi borofeeniin ja muihin boorijohdannaisiin, kuten boorikvanttipisteisiin, boorinitridiin tai magnesiumdiboridiin.

α-borofeeni

Göktunan ja Taşaltınin (2021) tekemässä tutkimuksessa α borofeeni valmistettiin helpon ja edullisen ultraäänikuorinnan avulla. Ultraäänellä syntetisoiduilla borofeenin nanosheeteillä on α borofeenikiteinen rakenne.
Protokolla: 100 mg boorimikrohiukkasia sonikoitiin 100 ml: ssa DMF: ää 200 W: ssa (esim. käyttämällä UP200St: tä S26d14: n kanssa) 4 tunnin ajan typessä (N2) virtausohjattu hytti hapettumisen estämiseksi ultraääninestefaasin kuorintaprosessin aikana. Kuorittujen boorihiukkasten liuos sentrifugoitiin nopeudella 5000 rpm ja 12 000 rpm vastaavasti 15 minuutin ajan, sitten borofeeni kerättiin huolellisesti ja kuivattiin tyhjiössä 4 tunnin ajan 50 ºC: ssa. (vrt. Göktuna ja Taşaltın, 2021)

Borofeenin kuorinnan prosessivaiheet ultraäänidelaminaatiotekniikalla

Kaaviokuva borofeenista, jossa on muutama kerros, joka on kuorittu koettimen ultraääniavusteisella solvotermisen käsittelyn prosessilla.
Tutkimus ja kuva: ©Zhang et ai., 2020

Muutaman kerroksen borofeeni

(2020) raportoivat asetonin solvotermisestä nestefaasikuorintatekniikasta, joka mahdollistaa korkealaatuisen borofeenin tuottamisen suurella vaakakoolla. Asetonin turpoamisvaikutusta käyttämällä boorijauheen esiaste kostutettiin ensin asetonissa. Sitten kostutettua boorin prekursoria käsiteltiin edelleen solvatermisesti asetonissa 200 ºC: ssa, jota seurasi sonikaatio koetintyyppisellä sonikaattorilla 225 W: ssa 4 tunnin ajan. Lopulta saatiin borofeeni, jossa oli muutama boorikerros ja vaakasuora koko jopa 5, 05 mm. Asetonin liuotusavusteista nestefaasikuorintatekniikkaa voidaan käyttää boorin nanolevyjen valmistamiseen, joilla on suuret vaakakoot ja korkealaatuiset. (vrt. Zhang et al., 2020)
Kun ultraäänellä kuoritun borofeenin XRD-kuviota verrataan bulkkiboorin esiasteeseen, voidaan havaita samanlainen XRD-kuvio. Suurin osa tärkeimmistä diffraktiopiikeistä voidaan indeksoida b-romboedriseen booriin, mikä viittaa siihen, että kiteinen rakenne on lähes säilynyt ennen kuorintakäsittelyä ja sen jälkeen.

Ultraäänellä kuorittu borofeeni

SEM-kuvat, joissa on matala resoluutio (a) ja korkea resoluutio (b) borofeenia, jossa on vähän kerroksia, jotka on saatu ultraäänellä avustetulla solvotermisellä kuorinnalla asetonissa
Tutkimus ja kuva: ©Zhang et ai., 2020

Borofeenin ultraäänikuorintaprosessi säilyttää kiteisen rakenteensa.

XRD-kuviot (a) ja Raman-spektrit (b) käsittelemättömästä bulkkiboorista ja borofeenista, joissa on muutamia kerroksia, jotka on saatu koettimen ultraääniavusteisella solvotermisellä kuorinnalla.
Tutkimus ja kuva: ©Zhang et ai., 2020

Boorikvanttipisteiden sonokemiallinen synteesi

(2020) valmisti onnistuneesti laajamittaisia ja yhtenäisiä kiteisiä puolijohdeboorikvanttipisteitä (BQD) paisutetusta boorijauheesta asetonitriilissä, erittäin polaarisessa orgaanisessa liuottimessa, käyttäen voimakasta koetintyyppistä ultraäänilaitetta (esim. UP400St, UIP500hdT tai UIP1000hdT). Syntetisoidut boorikvanttipisteet, joiden sivukoko on 2, 46 ±0, 4 nm ja paksuus 2, 81 ±0, 5 nm.
Protokolla: Tyypillisessä boorikvanttipisteiden valmistuksessa 30 mg boorijauhetta lisättiin ensin kolmikaulaiseen pulloon ja sitten 15 ml asetonitriiliä lisättiin pulloon ennen ultrasonication-prosessia. Kuorinta suoritettiin 400 W:n lähtöteholla (esim. UIP500hdT), taajuus 20 kHz ja ultraääniaika 60 min. Liuoksen ylikuumenemisen välttämiseksi ultrasonicationin aikana jäähdytystä käytettiin jäähauteella tai laboratoriojäähdyttimellä vakiolämpötilaan. Saatua liuosta sentrifugoidaan nopeudella 1500 rpm 60 minuutin ajan. Boorikvanttipisteitä sisältävä supernatantti uutettiin varovasti. Kaikki kokeet suoritettiin huoneenlämmössä. (vrt. Hao et al., 2020)
(2021) tutkimuksessa tutkija valmistaa boorikvanttipisteitä myös ultraääninestefaasin kuorintatekniikalla. He saivat monodispergoituneen boorikvanttipisteen, jolla oli kapea kokojakauma, erinomainen dispergoituvuus, korkea stabiilisuus IPA-liuoksessa ja kahden valon fluoresenssi.

Ultraäänellä syntetisoidut boorikvanttipisteet.

TEM-kuvat ja BQD: iden vastaava halkaisijajakauma, jotka on valmistettu eri ultraääniolosuhteissa. a) BQD-2:n TEM-kuva syntetisoituna 400 W:n teholla 2 tunnin ajan. b) BQD-3:n TEM-kuva syntetisoituna 550 W:n teholla 1 tunnin ajan. c) BQD-3:n TEM-kuva syntetisoituna 400 W:n teholla 4 tunnin ajan. d) Kohdasta (a) saatujen kvanttipisteiden halkaisijajakauma. e) Kohdasta b saatujen kvanttipisteiden halkaisijajakauma. f) Kohdasta (c) saatujen kvanttipisteiden halkaisijajakauma.
Tutkimus ja kuva: ©Hao et al., 2020

Magnesiumdiboridin nanoarkkien ultraäänikuorinta

Kuorintaprosessi suoritettiin suspendoimalla 450mg magnesiumdiboridia
(MgB2) jauhe (noin 100 silmäkoko / 149 mikronia) 150 ml: ssa vettä ja altistamalla se ultrasonicationille 30 minuutin ajan. Ultraäänikuorinta voidaan suorittaa koetintyyppisellä ultraäänilaitteella, kuten UP200Ht tai UP400St amplitudilla 30% ja syklitilalla 10 sekunnin päälle/pois-pulsseilla. Ultraäänikuorinta johtaa tummaan mustaan suspensioon. Musta väri johtuu koskemattoman MgB2-jauheen väristä.

Video näyttää hiilimustan erittäin tehokkaan leviämisen. Käytetty ultraääniprosessori on Hielscher UP200St ultraäänilaite, joka on ihanteellinen valmistamaan pieniä ja keskisuuria eriä korkealaatuisia dispersioita. Suurille määrille Hielscher Ultrasonics toimittaa teollisia ultraäänijärjestelmiä jatkuvaan inline-dispergointiin.

Ultrasonicator UP200St (200W) dispergoi hiilimustaa veteen käyttäen pinta-aktiivisena aineena 1% wt Tween80

Videon pikkukuva

Tietopyyntö







Ultraäänigrafeenin kuorinta vedessä

Nopea kehyssarja (a:sta f:ään), joka kuvaa grafiittihiutaleen sonomekaanista kuorintaa vedessä käyttäen UP200S, 200W ultraäänilaite 3mm sonotrodella. Nuolet osoittavat halkaisupaikan (kuorinnan) kavitaatiokuplien tunkeutuessa halkeamaan.
© Tyurnina ym. 2020

Tehokkaat ultraääniastiat borofeenin kuorintaan missä tahansa mittakaavassa

Hielscher-ultraäänilaitteita voidaan ohjata kauko-ohjauksella selaimen ohjauksella. Sonikaatioparametreja voidaan seurata ja säätää tarkasti prosessivaatimuksiin.Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee vankkoja ja luotettavia ultraäänilaitteita missä tahansa koossa. Pienikokoisista laboratorion ultraäänilaitteista teollisiin ultraääniantureihin ja reaktoreihin Hielscherillä on ihanteellinen ultraäänijärjestelmä prosessillesi. Meillä on pitkä kokemus nanomateriaalien synteesin ja dispersion kaltaisista sovelluksista, joten hyvin koulutettu henkilökuntamme suosittelee sinulle sopivinta asennusta ypour -vaatimuksiin. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit tunnetaan luotettavina työhevosina teollisuuslaitoksissa. Hielscher-ultraäänilaitteet, jotka pystyvät tuottamaan erittäin suuria amplitudit, ovat ihanteellisia korkean suorituskyvyn sovelluksiin, kuten borofeenin tai grafeenin kuorintaan sekä nanomateriaalidispersioihin. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Kaikki laitteet suunnitellaan ja valmistetaan pääkonttorissamme Saksassa. Ennen toimitusta asiakkaalle jokainen ultraäänilaite testataan huolellisesti täydellä kuormituksella. Pyrimme asiakastyytyväisyyteen ja tuotantomme on rakennettu täyttämään korkein laadunvarmistus (esim. ISO-sertifiointi).

Miksi Hielscher Ultrasonics?

  • korkea hyötysuhde
  • Uusinta teknologiaa
  • luotettavuus & rotevuus
  • erä & Inline
  • mille tahansa tilavuudelle
  • Älykäs ohjelmisto
  • Älykkäät ominaisuudet (esim. dataprotokollat)
  • CIP (puhdas paikan päällä)

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Erän tilavuus Virtausnopeus Suositellut laitteet
1 - 500 ml 10 - 200 ml / min UP100H
10 - 2000ml 20–400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 - 20L 0.2–4 l/min UIP2000hdT
10-100L 2 - 10L / min UIP4000hdT
n.a. 10-100L / min UIP16000
n.a. suurempi klusteri UIP16000

Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!

Kysy lisää

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja ultraääniprosessoreista, sovelluksista ja hinnasta. Keskustelemme mielellämme prosessistasi kanssasi ja tarjoamme sinulle ultraäänijärjestelmän, joka täyttää vaatimuksesi!












Ultraääni-korkean leikkauksen homogenisaattoreita käytetään laboratorio-, penkki-, pilotti- ja teollisessa käsittelyssä.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispersioon, emulgointiin ja uuttamiseen laboratorio-, pilotti- ja teollisessa mittakaavassa.



Kirjallisuus / Viitteet

Faktoja, jotka kannattaa tietää

borofeeni

Borofeeni on boorin kiteinen atominen yksikerros, eli se on boorin kaksiulotteinen allotrooppi (kutsutaan myös boorin nanoarkiksi). Sen ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet tekevät borofeenista arvokkaan materiaalin lukuisiin teollisiin sovelluksiin.
Borofeenin poikkeuksellisiin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin kuuluvat ainutlaatuiset mekaaniset, termiset, elektroniset, optiset ja suprajohtavat puolet.
Tämä avaa mahdollisuuksia käyttää borofeenia sovelluksiin alkalimetalli-ioniakuissa, Li-S-akuissa, vedyn varastoinnissa, superkondensaattorissa, hapen vähentämisessä ja evoluutiossa sekä CO2-sähköreduktioreaktiossa. Erityisen suuri kiinnostus kohdistuu borofeeniin paristojen anodimateriaalina ja vedyn varastointimateriaalina. Korkean teoreettisen spesifisen kapasiteetin, elektronisen johtavuuden ja ioninkuljetusominaisuuksien vuoksi borofeeni on erinomainen anodimateriaali paristoille. Koska vedyllä on suuri adsorbtiokapasiteetti borofeeniin, se tarjoaa suuren potentiaalin vedyn varastointiin - sen stroage-kapasiteetti on yli 15% painostaan.

Borofeeni vedyn varastointiin

Kaksiulotteiset (2D) booripohjaiset materiaalit saavat paljon huomiota H2-varastointivälineinä boorin alhaisen atomimassan ja pinnalla olevien alkalimetallien koristelun stabiilisuuden vuoksi, mikä parantaa vuorovaikutusta H2: n kanssa. Kaksiulotteiset borofeenin nanosheetit, jotka voidaan helposti syntetisoida käyttämällä ultraäänistä nestefaasikuorintaa, kuten edellä on kuvattu, ovat osoittaneet hyvän affiniteetin erilaisiin metallia koristaviin atomeihin, joissa metalliatomien klusteroituminen voi tapahtua. Käyttämällä erilaisia metallikoristeita, kuten Li, Na, Ca ja Ti erilaisissa borofeenipolymorfeissa, on saatu vaikuttavia H2-gravimetrisiä tiheyksiä, jotka vaihtelevat välillä 6–15 paino-%, ylittäen Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) vaatimuksen 6,5 paino-% H2-varastoinnista aluksella. (vrt. Habibi et al., 2021)


Tehokas ultraääni! Hielscherin tuotevalikoima kattaa koko spektrin kompaktista laboratorion ultraäänilaitteesta pöytäyksiköiden yli täysin teollisiin ultraäänijärjestelmiin.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.

Keskustelemme mielellämme prosessistasi.

Otetaan yhteyttä.