ગ્રેફીન ઓક્સાઇડ – અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન અને વિક્ષેપ
અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન એ ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડને પાતળા, સિંગલ- અથવા થોડા-સ્તરવાળી ગ્રાફીન શીટ્સમાં તોડીને ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ બનાવવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીક છે. Hielscher sonicators તીવ્ર એકોસ્ટિક પોલાણ બનાવે છે, જ્યાં ઊર્જા-ગાઢ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહી માધ્યમમાં ઉચ્ચ-ઊર્જા માઇક્રોબબલ્સ પેદા કરે છે. આ તૂટી પડતા પરપોટા શીયર ફોર્સ બનાવે છે જે ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડ સ્તરોને અલગ પાડે છે, અસરકારક રીતે તેમને ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ નેનોશીટ્સમાં એક્સફોલિએટ કરે છે. તમારી ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-આધારિત એપ્લિકેશનને આગલા સ્તર પર લાવવા માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકનો લાભ લો!
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડનું અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય, એમ્ફિફિલિક, બિન-ઝેરી, બાયોડિગ્રેડેબલ છે અને તેને સ્થિર કોલોઇડ્સમાં સરળતાથી વિખેરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન અને વિખેરવું એ ઔદ્યોગિક ધોરણે ગ્રાફીન ઓક્સાઇડને સંશ્લેષણ, વિખેરી અને કાર્યાત્મક બનાવવા માટે ખૂબ જ કાર્યક્ષમ, ઝડપી અને ખર્ચ-અસરકારક પદ્ધતિ છે. ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગમાં, અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-પોલિમર કમ્પોઝીટનું ઉત્પાદન કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશનના ફાયદા
અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન સરળતા, માપનીયતા અને પર્યાવરણીય મિત્રતા સહિતના ઘણા ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, કારણ કે તેને સામાન્ય રીતે કઠોર રસાયણો અથવા જટિલ પ્રક્રિયાની જરૂર હોતી નથી. વધુમાં, તે ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ નેનોશીટ્સના કદ અને જાડાઈ પર ચોક્કસ નિયંત્રણને સક્ષમ કરે છે, જે વિવિધ કાર્યક્રમોમાં તેમના ગુણધર્મોને ટ્યુન કરવા માટે નિર્ણાયક છે.
ઔદ્યોગિક સોનિકેટર UIP16000hdT ઉચ્ચ-થ્રુપુટ પર ગ્રેફીન ઓક્સાઇડ એક્સ્ફોલિયેશન માટે
પ્રોટોકોલ: ગ્રેફીન ઓક્સાઇડનું અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (GO) નેનોશીટ્સના કદને નિયંત્રિત કરવા માટે, એક્સ્ફોલિયેશન પદ્ધતિ મુખ્ય પરિબળ ભજવે છે. તેના ચોક્કસ નિયંત્રણક્ષમ પ્રક્રિયાના પરિમાણોને લીધે, અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન એ ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ગ્રાફીન અને ગ્રાફીન ઓક્સાઇડના ઉત્પાદન માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી ડિલેમિનેશન તકનીક છે.
ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડમાંથી ગ્રાફીન ઓક્સાઇડના અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન માટે વિવિધ પ્રોટોકોલ ઉપલબ્ધ છે. નીચે અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ એક્સ્ફોલિયેશન માટે અનુકરણીય પ્રોટોકોલ શોધો:
ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડ પાવડરને પીએચ મૂલ્ય 10 સાથે જલીય KOH માં મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. એક્સ્ફોલિયેશન અને અનુગામી વિક્ષેપ માટે, પ્રોબ-પ્રકાર અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP200St (200W) નો ઉપયોગ થાય છે. પછીથી, વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાને પ્રેરિત કરવા માટે K+ આયનો ગ્રાફીન બેઝલ પ્લેન પર જોડવામાં આવે છે. રોટરી બાષ્પીભવન (2 કલાક) હેઠળ વૃદ્ધત્વ પ્રાપ્ત થાય છે. વધુ પડતા K+ આયનોને દૂર કરવા માટે, પાવડરને ઘણી વખત ધોવાઇ અને સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવે છે.
મેળવેલ મિશ્રણને સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવે છે અને ફ્રીઝમાં સૂકવવામાં આવે છે, જેથી વિખેરાઈ શકે તેવા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પાવડરનો અવક્ષેપ થાય.
વાહક ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પેસ્ટની તૈયારી: વાહક પેસ્ટ બનાવવા માટે ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પાવડરને સોનિકેશન હેઠળ ડાયમેથાઈલફોર્માઈડ (DMF) માં વિખેરી શકાય છે. (હાન એટ અલ.2014)
અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ એક્સ્ફોલિયેશનની પદ્ધતિ
(તસવીર: પોટ્સ એટ અલ. 2011)
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડનું અલ્ટ્રાસોનિક ફંક્શનલાઇઝેશન
સોનિકેશનનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (GO)ને પોલિમર અને કમ્પોઝીટમાં સામેલ કરવા માટે થાય છે.
ઉદાહરણો:
- ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-TiO2 માઇક્રોસ્ફિયર કમ્પોઝિટ
- પોલિસ્ટરીન-મેગ્નેટાઇટ-ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ સંયુક્ત (કોર-શેલ સ્ટ્રક્ચર્ડ)
- પોલિસ્ટરીન ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ કમ્પોઝિટ ઘટાડે છે
- પોલિઆનિલિન નેનોફાઇબર-કોટેડ પોલિસ્ટરીન/ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (PANI-PS/GO) કોર શેલ સંયુક્ત
- પોલિસ્ટરીન-ઇન્ટરકેલેટેડ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ
- p-phenylenediamine-4vinylbenzen-polystyrene modified graphene oxide
અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400St ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ વિખેરવાની તૈયારી માટે
અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા ઉત્પાદિત ગ્રાફીન ઓક્સાઇડની એપ્લિકેશન
અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા ઉત્પાદિત ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં, તેનો ઉપયોગ લવચીક વાહક ફિલ્મો અને સેન્સરમાં થાય છે; ઉર્જા સંગ્રહમાં, તે બેટરી અને સુપરકેપેસિટરની કામગીરીને વધારે છે. ગ્રાફીન ઓક્સાઇડના એન્ટીબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો તેને બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશનમાં મૂલ્યવાન બનાવે છે, જ્યારે તેનો ઉચ્ચ સપાટી વિસ્તાર અને કાર્યાત્મક જૂથો ઉત્પ્રેરક અને પર્યાવરણીય ઉપચારમાં ફાયદાકારક છે. એકંદરે, અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન અત્યાધુનિક તકનીકોમાં ઉપયોગ માટે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડના કાર્યક્ષમ ઉત્પાદનની સુવિધા આપે છે.
Graphene અને Graphene ઓક્સાઇડ પ્રોસેસિંગ માટે Sonicators
Hielscher Ultrasonics, graphene અને graphene oxide exfoliating, dispersing અને પ્રોસેસિંગ માટે હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ પ્રદાન કરે છે. વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ અને અત્યાધુનિક રિએક્ટર ચોક્કસ નિયંત્રણ આપે છે, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓના ટ્યુનિંગને ઇચ્છિત લક્ષ્યો માટે સક્ષમ કરે છે.
એક નિર્ણાયક પરિમાણ એ અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તાર છે, જે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબના વાઇબ્રેશનલ વિસ્તરણ અને સંકોચનને નિર્ધારિત કરે છે. Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર, 200µm સુધી પહોંચાડે છે, સતત 24/7 ઓપરેશનમાં ચાલે છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ ઉપલબ્ધ છે. બધા પ્રોસેસરોને પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓમાં ચોક્કસ રીતે ગોઠવી શકાય છે અને બિલ્ટ-ઇન સોફ્ટવેર દ્વારા મોનિટર કરી શકાય છે, વિશ્વસનીયતા, સુસંગત ગુણવત્તા અને પુનઃઉત્પાદન કરી શકાય તેવા પરિણામોની ખાતરી કરી શકાય છે.
Hielscher sonicators મજબૂત હોય છે અને હેવી-ડ્યુટી વાતાવરણમાં સતત કામ કરી શકે છે, sonication એ મોટા પાયે graphene, graphene oxide અને graphitic materialની તૈયારી માટે પસંદગીની ઉત્પાદન તકનીક બનાવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ અને એસેસરીઝની વિશાળ ઉત્પાદન શ્રેણી, જેમાં વિવિધ કદ અને ભૂમિતિ સાથે સોનોટ્રોડ્સ અને રિએક્ટરનો સમાવેશ થાય છે, ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા પ્રાપ્ત કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પ્રતિક્રિયા સ્થિતિઓ અને પરિબળો, જેમ કે રીએજન્ટ્સ, અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા ઇનપુટ, દબાણ, તાપમાન અને પ્રવાહ દરની પસંદગીની મંજૂરી આપે છે. . Hielscher ના અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર પણ 250,000 સેન્ટીપોઇઝ કરતાં વધુની સ્નિગ્ધતા સાથે અત્યંત ચીકણું પેસ્ટના સોનિકેશનને સક્ષમ કરીને, કેટલાક સો બાર્ગ સુધી દબાણ કરી શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ડિલેમિનેશન અને એક્સ્ફોલિયેશન આ પરિબળોને કારણે પરંપરાગત તકનીકો શ્રેષ્ઠ બનાવે છે.
- ઉચ્ચ ક્ષમતા
- ઉચ્ચ દબાણયુક્ત દળો
- ઉચ્ચ દબાણ લાગુ
- ચોક્કસ નિયંત્રણ
- સીમલેસ માપનીયતા (રેખીય)
- બેચ અને સતત
- પુનઃઉત્પાદન પરિણામો
- વિશ્વસનીયતા
- મજબૂતાઈ
- ઉચ્ચ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા
ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ એક્સ્ફોલિયેશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ
અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન સંશ્લેષણ, વિક્ષેપ અને કાર્યાત્મકતા વિશે વધુ જાણવા માટે, કૃપા કરીને અહીં ક્લિક કરો:
- ગ્રાફીન ઉત્પાદન
- ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સ
- પાણી આધારિત ગ્રાફીન એક્સ્ફોલિયેશન
- પાણી-વિખેરાઈ શકાય તેવું ગ્રાફીન
- ગ્રેફીન ઓક્સાઇડ
- xenes
જાણવા લાયક હકીકતો
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને પોલાણ: સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને ગ્રેફાઇટને ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ કેવી રીતે એક્સ્ફોલિયેટ કરવામાં આવે છે?
ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડ (GrO) નું અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન એકોસ્ટિક પોલાણ દ્વારા પ્રેરિત ઉચ્ચ શીયર ફોર્સ પર આધારિત છે. એકોસ્ટિક પોલાણ વૈકલ્પિક ઉચ્ચ દબાણ / નીચા દબાણ ચક્રને કારણે ઉદ્ભવે છે, જે પ્રવાહીમાં શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોના જોડાણ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. નીચા દબાણ ચક્ર દરમિયાન ખૂબ જ નાના ખાલી જગ્યાઓ અથવા શૂન્યાવકાશ પરપોટા થાય છે, જે વૈકલ્પિક નીચા દબાણ ચક્ર પર વધે છે. જ્યારે શૂન્યાવકાશ પરપોટા એવા કદને પ્રાપ્ત કરે છે જ્યાં તેઓ વધુ ઉર્જા શોષી શકતા નથી, ત્યારે તેઓ ઉચ્ચ દબાણ ચક્ર દરમિયાન હિંસક રીતે તૂટી પડે છે. બબલ ઇમ્પ્લોશનના પરિણામે કેવિટેશનલ શીયર ફોર્સ અને સ્ટ્રેસ વેવ્સ, 6000K સુધીનું આત્યંતિક તાપમાન, 10 થી વધુ ઠંડકનો દર10K/s, 2000atm સુધીનું ખૂબ જ ઊંચું દબાણ, 1000km/h (∼280m/s) ની ઝડપે ભારે દબાણના તફાવતો તેમજ પ્રવાહી જેટ.
તે તીવ્ર બળો ગ્રેફાઇટ સ્ટેક્સને અસર કરે છે, જે સિંગલ- અથવા થોડા-સ્તરવાળા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ અને મૂળ ગ્રાફીન નેનોશીટ્સમાં વિભાજિત થાય છે.
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ શું છે?
ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ (GO) એક્સફોલિએટિંગ ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડ (GrO) દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. જ્યારે ગ્રેફાઇટ ઓક્સાઇડ એ 3D સામગ્રી છે જેમાં ઇન્ટરકેલેટેડ ઓક્સિજન સાથે ગ્રાફીન સ્તરોના લાખો સ્તરોનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ એ મોનો- અથવા થોડા-સ્તરનું ગ્રાફીન છે જે બંને બાજુઓ પર ઓક્સિજનયુક્ત છે.
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ અને ગ્રાફીન નીચેની લાક્ષણિકતાઓમાં એકબીજાથી અલગ છે: ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ ધ્રુવીય છે, જ્યારે ગ્રાફીન બિનધ્રુવીય છે. ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ હાઇડ્રોફિલિક છે, જ્યારે ગ્રેફિન હાઇડ્રોફોબિક છે.
આનો અર્થ એ છે કે, ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય, એમ્ફિફિલિક, બિન-ઝેરી, બાયોડિગ્રેડેબલ છે અને સ્થિર કોલોઇડલ સસ્પેન્શન બનાવે છે. ગ્રાફીન ઓક્સાઇડની સપાટીમાં ઇપોક્સી, હાઇડ્રોક્સિલ અને કાર્બોક્સિલ જૂથો છે, જે કેશન અને આયનોની સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે ઉપલબ્ધ છે. તેમની અનન્ય કાર્બનિક-અકાર્બનિક સંકર રચના અને અસાધારણ ગુણધર્મોને લીધે, GO-પોલિમર કમ્પોઝિટ મેનીફોલ્ડ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો માટે ઉચ્ચ સંભાવના પ્રદાન કરે છે. (ટોલાઝ એટ અલ. 2014)
ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ શું છે?
ગ્રેફિન ઓક્સાઇડના અલ્ટ્રાસોનિક, રાસાયણિક અથવા થર્મલ ઘટાડા દ્વારા ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (rGO) ઉત્પન્ન થાય છે. ઘટાડાના પગલા દરમિયાન, ગ્રેફીન ઓક્સાઇડની મોટાભાગની ઓક્સિજન કાર્યક્ષમતાઓને દૂર કરવામાં આવે છે જેથી પરિણામી ઘટાડો થયેલો ગ્રેફીન ઓક્સાઇડ (rGO) પ્રાચીન ગ્રાફીન જેવી જ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. જો કે, ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (rGO) શુદ્ધ ગ્રાફીન તરીકે ખામી રહિત અને નૈસર્ગિક નથી.
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., Hassan O.H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. 3rd International Conference on Environment, Chemistry and Biology IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.