Technologie des ultrasons Hielscher

Ultrasons Exfoliation dispersible dans l'eau graphène

  • Mono- et nanofeuillets de graphène bi-couche peut être produit rapidement par exfoliation à ultrasons avec un débit élevé et à faible coût.
  • Graphène peut exfoliée ultra-sons fonctionnaliser avec biopolymères afin d'obtenir graphène dispersibles dans l'eau.
  • Par cavitation ultrasonique, le graphène synthétisé peut être ensuite transformé en une dispersion stable à base d'eau.

 

Ultrasons Exfoliation de graphène de haute qualité

Ultrasonication est une méthode fiable pour produire des couches de graphène (mono-, bi- et peu graphène-couche) à partir de flocons de graphite ou des particules. Alors que d'autres techniques d'exfoliation communs tels que des broyeurs à à billes et rouleaux ou des mélangeurs à cisaillement élevé sont liées à la mauvaise qualité et l'utilisation de réactifs agressifs et des solvants, le procédé d'exfoliation ultrasons convainc par sa sortie de haute qualité, de haute capacité de traitement et des conditions de traitement douces.
cavitation à ultrasons crée des forces de cisaillement intenses, qui séparent les couches de graphite empilées en mono-, bi- et quelques-couches de graphène sans défaut.

Feuilles de graphène dispersibles dans l'eau

Dans des conditions normales, le graphène est difficilement dispersible dans l'eau et forme des agrégats et des agglomérats lorsqu'elles sont dispersées dans un milieu aqueux. Les systèmes aqueux présentent des avantages importants d'être peu coûteux, non toxique, respectueux de l'environnement, les systèmes de graphène à base d'eau sont très attrayants pour les fabricants de graphène et l'industrie en aval.
Afin d'obtenir graphène dispersibles dans l'eau nanofeuilles, le graphène exfolié par ultrasons est modifié avec des polysaccharides / biopolymères tels que le pullulane, le chitosane, l'alginate, la gélatine ou la gomme arabique.

avantages:exfoliation graphène avec disperseur à ultrasons UP400St

  • graphène de haute qualité
  • haut rendement
  • dispersion à base d'eau
  • haute concentration
  • haute efficacité
  • processus rapide
  • à bas prix
  • à haut débit
  • respectueux de l'environnement
système de dispersion par ultrasons 7kW pour la production de graphène en ligne (Cliquez pour agrandir!)

Système à ultrasons pour l'exfoliation de graphène

Demande d'information





Protocole de Exfoliation direct de graphite

pullulane non-ionique et de l'alginate anionique (1,0 g) ont été dissous séparément dans 20 ml d'eau distillée (DI), tandis que le chitosane cationique (0,4 g) a été dissous dans 20 ml de DI avec 1% en poids d'acide acétique. la poudre de graphite est dispersée dans les solutions aqueuses de biopolymères et traitée en utilisant un sonificateur UP200S (Puissance maximale de 200 W, fréquence 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Allemagne) équipé d'une micro pointe sonotrode en titane en forme de tronc de cône (modèle S3, embout de diamètre 3 mm, 210μm d'amplitude maximale, la densité de puissance acoustique ou l'intensité de la surface 460 W cm-2) Dans les conditions suivantes: cycle de 0,5 et 50% en amplitude, pour une période de 10, 20, 30 et 60 min, respectivement. Les meilleurs résultats ont été obtenus à sonication 30min. La sonication a été appliquée à la puissance de 16,25 W pendant 30 minutes, avec une consommation d'énergie (production d'énergie par unité de volume) de 731 ml Ws-1.
Par la suite, les mélanges ont été centrifugés à 1500 tpm pendant 60 minutes pour éliminer les particules de graphite non exfoliées, puis lavés 5 fois et centrifugées à nouveau à 5000 tours par minute pendant 20 min pour éliminer l'excès de biopolymères. Les solutions gris foncé qui en résultent ont été séchés sous vide à 40 ° C jusqu'à ce qu'aucune perte de masse. Les poudres de polymère graphène résultants ont été redispersées dans l'eau (1 mg ml-1 pour le pullulane et le chitosan; 0,18 mg ml-1 pour alginate) pour la caractérisation. feuilles de graphène obtenus par ultrasonication pullulan-, alginate- et assisté chitosane ont été indiquées comme pull-G, alg-G, et Chit-G, respectivement.
Sur les trois systèmes, pullulane et chitosane étaient plus efficaces dans l'exfoliation du graphite que l'alginate. Cette méthode a abouti mono- exfoliée, bi- et feuilles de graphène quelques couches avec seulement de faibles défauts latéraux (arêtes). L'adsorption de biopolymères sur la surface de graphène offre une stabilité de longue durée (plus de 6 mois) de la dispersion aqueuse.
(Unalan et al., 2015)

exfoliation ultrasons de graphène dispersibles dans l'eau nanofeuilles (Unalan et al. 2015)

images TEM de pull-G pour: (a) 10 min; (B) 20 min; (C) 30 min; (D) 60 min; (E) chit-G pendant 30 min; (F) alg-G pendant 30 min. (Unalan et al. 2015)

Systèmes à ultrasons

Les processeurs à ultrasons haute puissance de Hielscher sont utilisés dans le monde entier pour l'exfoliation réussie et de la dispersion du graphite et graphène. Nos disperseurs à ultrasons sont disponibles à partir de laboratoire et paillasse jusqu'à des unités de production industrielle complète. En plus de robustesse, fonctionnement 24/7 et peu d'entretien, Hielscher ultrasonicators convainquent par une grande facilité de traitement et d'évolutivité linéaire.
Les processus peuvent être facilement testés et optimisés dans le laboratoire. Par la suite, tous les résultats du processus peuvent être mis à l'échelle complètement linéaire au niveau de la production commerciale. Cela rend sonication une méthode de production efficace et efficiente pour le volume élevé de feuilles de graphène de haute qualité.
Hielscher Ultrasonics’ processeurs à ultrasons industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées. Amplitudes jusqu'à 200 um peuvent être facilement fonctionner en continu en mode 24/7. Pour amplitudes encore plus élevées, sonotrodes à ultrasons sur mesure sont disponibles. Correspondant à des réacteurs à ultrasons assurent la capacité de production de masse fiable et sûre de nanofeuillets de graphène de haute qualité.

disperseur à ultrasons sont disponibles à partir du petit appareil de poche aux systèmes à ultrasons paillasse et plein-industrielles pour la transformation de volumes (Cliquez pour agrandir!)

Homogénéiseur à ultrasons haute puissance de Hielscher sont disponibles pour toute échelle de processus – du laboratoire à la production.

La robustesse des équipements à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 à usage intensif et dans des environnements exigeants.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous, si vous souhaitez demander des informations supplémentaires sur l'homogénéisation par ultrasons. Nous serons heureux de vous offrir un système à ultrasons répondant à vos exigences.









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Littérature / Références

  • Unalan U.I., Wan C, Trabattoni S., L. Piergiovannia, Farris S. (2015): Polysaccharide assistée exfoliation rapide des plaquettes de graphite en feuilles de graphène dispersibles dans l'eau de haute qualité. RSC Advances 5, 2015. 26482-26490.


Qu'il faut savoir

graphène

feuille de graphène Le graphène est une monocouche de sp2atomes de carbone à liaison. Graphène offre des caractéristiques matérielles uniques comme une zone extraordinaire à grande surface spécifique (2620 m2g-1), Des propriétés mécaniques supérieures avec un module d'Young de 1 tPA et une résistance intrinsèque de 130 GPa, une conductivité électronique extrêmement élevée (la mobilité des électrons à la température ambiante de 2,5 x 105 cm2 V-1s-1), La conductivité thermique très élevée (supérieure à 3000 K W m-1), Pour nommer les propriétés les plus importantes. En raison de ses propriétés de matériau de qualité supérieure, le graphène est largement utilisé dans le développement et la production de batteries de haute performance, piles à combustible, des cellules solaires, supercondensateur, des entrepôts d'hydrogène, des écrans électromagnétiques et des dispositifs électroniques. En outre, le graphène est incorporé dans de nombreux nanocomposites et des matériaux composites comme additif de renforcement, par exemple, dans les polymères, les céramiques et de matrices métalliques. En raison de sa conductivité élevée, le graphène est un élément important des peintures et des encres conductrices.
Le rapide et sûr préparation par ultrasons de graphène sans défaut à de gros volumes à des coûts bas permet d'élargir les applications de graphène plus en plus d'industries.