ઔદ્યોગિક સ્કેલ પર અલ્ટ્રાસોનિક બોરોફીન સંશ્લેષણ

બોરોફેન, બોરોનનું દ્વિ-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ડેરિવેટિવ, સરળ અને ઓછા ખર્ચે અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા અસરકારક રીતે સંશ્લેષણ કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશનનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા બોરોફિન નેનોશીટ્સના મોટા જથ્થામાં ઉત્પાદન કરવા માટે થઈ શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન ટેકનિકનો વ્યાપકપણે 2D નેનોમટેરિયલ્સ (દા.ત., ગ્રાફીન) ઉત્પાદન માટે ઉપયોગ થાય છે અને તે ઉચ્ચ ગુણવત્તાની નેનોશીટ્સ, ઉચ્ચ ઉપજ, ઝડપી અને સરળ કામગીરી તેમજ એકંદર કાર્યક્ષમતાના ફાયદા માટે જાણીતી છે.

બોરોફીન તૈયારી માટે અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન પદ્ધતિ

અલ્ટ્રાસોનિકલી સંચાલિત લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશનનો ઉપયોગ ગ્રેફાઇટ (ગ્રાફીન), બોરોન (બોરોફીન) સહિત વિવિધ બલ્ક પ્રિકર્સર્સમાંથી 2D નેનોશીટ્સ તૈયાર કરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે. રાસાયણિક એક્સ્ફોલિયેશન તકનીકની તુલનામાં, અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશનને બોરોન ક્વોન્ટમ ડોટ્સ (BQDs) અને બોરોફેન જેવા 0D અને 2D નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ તૈયાર કરવા માટે વધુ આશાસ્પદ વ્યૂહરચના તરીકે ગણવામાં આવે છે. (cf. વાંગ એટ અલ., 2021)
બાકીની સ્કીમ 2D થોડા-સ્તરવાળી બોરોફીન શીટ્સની અલ્ટ્રાસોનિક નીચા તાપમાનની પ્રવાહી એક્સ્ફોલિયેશન પ્રક્રિયા દર્શાવે છે. (અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©લિન એટ અલ., 2021.)

અલ્ટ્રાસોનિક બોરોફીન એક્સ્ફોલિયેશનનો કેસ સ્ટડીઝ

લિક્વિડ-ફેઝ પ્રક્રિયામાં પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને એક્સ્ફોલિયેશન અને ડિલેમિનેશનનો વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે અને બોરોફિન અને અન્ય બોરોન ડેરિવેટિવ્ઝ જેમ કે બોરોન ક્વોન્ટમ ડોટ્સ, બોરોન નાઇટ્રાઇડ અથવા મેગ્નેશિયમ ડાયબોરાઇડ પર સફળતાપૂર્વક લાગુ કરવામાં આવ્યો છે.

α-બોરોફીન

Göktuna અને Taşaltın (2021) દ્વારા કરવામાં આવેલા અભ્યાસમાં, α બોરોફીન સરળ અને ઓછા ખર્ચે અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી. અલ્ટ્રાસોનિકલી સંશ્લેષિત બોરોફીન નેનોશીટ્સ α બોરોફીન સ્ફટિકીય માળખું દર્શાવે છે.
પ્રોટોકોલ: 100 મિલિગ્રામ બોરોન માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ 100 મિલી ડીએમએફમાં 200 ડબ્લ્યુ (દા.ત., S26d14 સાથે UP200St નો ઉપયોગ કરીને) નાઇટ્રોજન (N) માં 4 કલાક માટે સોનિકેટ કરવામાં આવ્યા હતા₂) અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિડાઇઝેશનને રોકવા માટે ફ્લો નિયંત્રિત કેબિન. એક્સ્ફોલિયેટેડ બોરોન કણોનું સોલ્યુશન અનુક્રમે 5000 rpm અને 12,000 rpm સાથે 15 મિનિટ માટે સેન્ટ્રીફ્યુગેટ કરવામાં આવ્યું હતું, પછી બોરોફિનને કાળજીપૂર્વક 50ºC તાપમાને 4 કલાક માટે વેક્યૂમ એમ્બિયન્ટમાં એકત્રિત કરીને સૂકવવામાં આવ્યું હતું. (cf. Göktuna and Taşaltın, 2021)

પ્રોબ અલ્ટ્રાસોનિક આસિસ્ટેડ સોલ્વોથર્મલ ટ્રીટમેન્ટ પ્રક્રિયા દ્વારા એક્સ્ફોલિયેટેડ થોડા સ્તરો સાથે બોરોફીનનું યોજનાકીય ચિત્ર.
અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©ઝાંગ એટ અલ., 2020

થોડા-સ્તર બોરોફીન

ઝાંગ એટ અલ. (2020) એસિટોન સોલ્વોથર્મલ લિક્વિડ ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન ટેકનિકની જાણ કરો, જે મોટા આડા કદ સાથે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા બોરોફિનનું ઉત્પાદન કરવાની મંજૂરી આપે છે. એસીટોનની સોજો અસરનો ઉપયોગ કરીને, બોરોન પાવડર અગ્રદૂત એસીટોનમાં પ્રથમ ભીનું કરવામાં આવ્યું હતું. તે પછી, ભીના બોરોન પુરોગામીને 200ºC પર એસીટોનમાં સોલ્વોથર્મલી સારવાર આપવામાં આવી હતી, ત્યારબાદ 4h માટે 225 W પર પ્રોબ-ટાઈપ સોનીકેટર સાથે સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. બોરોનના થોડા સ્તરો અને 5.05 મીમી સુધીના આડા કદ સાથે બોરોફીન આખરે મેળવવામાં આવ્યું હતું. એસીટોન સોલ્વોથર્મલ-આસિસ્ટેડ લિક્વિડ ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન ટેકનિકનો ઉપયોગ બોરોન નેનોશીટ્સને મોટા આડા કદ અને ઉચ્ચ ગુણવત્તા સાથે તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે. (cf. ઝાંગ એટ અલ., 2020)
જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિકલી એક્સ્ફોલિયેટેડ બોરોફીનની XRD પેટર્નની બલ્ક બોરોન પૂર્વગામી સાથે સરખામણી કરવામાં આવે છે, ત્યારે સમાન XRD પેટર્ન જોઈ શકાય છે. મોટા ભાગના મુખ્ય વિવર્તન શિખરોને બી-રોમ્બોહેડ્રલ બોરોન સાથે અનુક્રમિત કરી શકાય છે, જે સૂચવે છે કે સ્ફટિકીય માળખું એક્સ્ફોલિયેશન ટ્રીટમેન્ટ પહેલા અને પછી લગભગ સાચવેલ છે.

એસીટોનમાં અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત સોલ્વોથર્મલ એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા મેળવવામાં આવેલા થોડા સ્તરો સાથે બોરોફિનના ઓછા રીઝોલ્યુશન (a) અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન (b) સાથે SEM છબીઓ
અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©ઝાંગ એટ અલ., 2020

પ્રોબ અલ્ટ્રાસોનિક આસિસ્ટેડ સોલ્વોથર્મલ એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા મેળવેલ થોડા સ્તરો સાથે સારવાર ન કરાયેલ બલ્ક બોરોન અને બોરોફિનના XRD પેટર્ન (a) અને રામન સ્પેક્ટ્રા (b).
અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©ઝાંગ એટ અલ., 2020

બોરોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓનું સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ

હાઓ એટ અલ. (2020) એક શક્તિશાળી પ્રોબ-ટાઈપ અલ્ટ્રાસોનિકેટર (દા.ત., UP400St, UIP500hdT અથવા UIP1000hdT). બાજુના કદમાં 2.46 ±0.4 nm અને જાડાઈમાં 2.81 ±0.5 nm સાથે સંશ્લેષિત બોરોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ.
પ્રોટોકોલ: બોરોન ક્વોન્ટમ ડોટ્સની સામાન્ય તૈયારીમાં, 30 મિલિગ્રામ બોરોન પાવડરને પ્રથમ ત્રણ ગળાના ફ્લાસ્કમાં ઉમેરવામાં આવ્યો હતો અને પછી અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રક્રિયા પહેલાં બોટલમાં 15 મિલી એસિટોનાઇટ્રાઇલ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. એક્સ્ફોલિયેશન 400 W ની આઉટપુટ પાવર પર કરવામાં આવ્યું હતું (દા.ત UIP500hdT), 20kHz આવર્તન અને 60 મિનિટનો અલ્ટ્રાસોનિક સમય. અલ્ટ્રાસોનિકેશન દરમિયાન સોલ્યુશનને વધુ ગરમ ન થાય તે માટે, સ્થિર તાપમાન માટે આઇસ બાથ અથવા લેબ ચિલરનો ઉપયોગ કરીને ઠંડક લાગુ કરવામાં આવી હતી. પરિણામી સોલ્યુશનને 60 મિનિટ માટે 1500 આરપીએમ પર સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવ્યું હતું. બોરોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ ધરાવતા સુપરનેટન્ટને હળવાશથી કાઢવામાં આવ્યા હતા. બધા પ્રયોગો ઓરડાના તાપમાને હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. (cf. Hao et al., 2020)
વાંગ એટ અલના અભ્યાસમાં. (2021), સંશોધક અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન ટેકનિકનો ઉપયોગ કરીને બોરોન ક્વોન્ટમ ડોટ્સ પણ તૈયાર કરે છે. તેઓએ સાંકડા કદના વિતરણ, ઉત્કૃષ્ટ વિક્ષેપતા, IPA સોલ્યુશનમાં ઉચ્ચ સ્થિરતા અને ટુ-ફોટો ફ્લોરોસેન્સ સાથે મોનોડિસ્પર્સ્ડ બોરોન ક્વોન્ટમ ડોટ મેળવ્યા.

TEM છબીઓ અને BQD ના અનુરૂપ વ્યાસનું વિતરણ અલગ અલ્ટ્રાસોનિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તૈયાર કરવામાં આવે છે. (a) BQDs-2 ની TEM ઇમેજ 2 કલાક માટે 400 W પર સંશ્લેષિત. (b) BQDs-3 ની TEM ઇમેજ 1 કલાક માટે 550 W પર સંશ્લેષિત. (c) 4 કલાક માટે 400 W પર સંશ્લેષિત BQDs-3 ની TEM છબી. (d) (a) માંથી મેળવેલ ક્વોન્ટમ બિંદુઓના વ્યાસનું વિતરણ. (e) (b) માંથી મેળવેલ ક્વોન્ટમ બિંદુઓના વ્યાસનું વિતરણ. (f) ક્વોન્ટમ બિંદુઓના વ્યાસનું વિતરણ (c) થી મેળવે છે.
અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©હાઓ એટ અલ., 2020

મેગ્નેશિયમ ડાયબોરાઇડ નેનોશીટ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન

એક્સ્ફોલિયેશનની પ્રક્રિયા 450mg મેગ્નેશિયમ ડાયબોરાઇડને સસ્પેન્ડ કરીને હાથ ધરવામાં આવી હતી.
(એમજીબી₂) પાવડર (અંદાજે 100 મેશ સાઈઝ / 149 માઇક્રોન) 150 મિલી પાણીમાં અને તેને 30 મિનિટ માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન માટે ખુલ્લું પાડવું. અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન પ્રોબ-ટાઇપ અલ્ટ્રાસોનિકેટર સાથે કરી શકાય છે જેમ કે UP200Ht અથવા UP400St 30% ની કંપનવિસ્તાર અને 10 સેકન્ડ ચાલુ/બંધ કઠોળના ચક્ર મોડ સાથે. અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન ઘેરા કાળા સસ્પેન્શનમાં પરિણમે છે. કાળો રંગ પ્રાચીન MgB2 પાવડરના રંગને આભારી છે.

ફ્રેમ્સનો હાઇ-સ્પીડ ક્રમ (a થી f) UP200S, એક 200W અલ્ટ્રાસોનિકેટર 3mm sonotrode સાથે. તીરો વિભાજન (એક્સફોલિયેશન) ની જગ્યા દર્શાવે છે જેમાં વિભાજનમાં પ્રવેશતા પોલાણ પરપોટા છે.
© Tyurnina et al. 2020

કોઈપણ સ્કેલ પર બોરોફીન એક્સ્ફોલિયેશન માટે શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

Hielscher Ultrasonics કોઈપણ કદમાં મજબૂત અને વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ ડિઝાઇન કરે છે, બનાવે છે અને તેનું વિતરણ કરે છે. કોમ્પેક્ટ લેબ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોથી લઈને ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અને રિએક્ટર સુધી, Hielscher તમારી પ્રક્રિયા માટે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ ધરાવે છે. નેનોમેટિરિયલ સિન્થેસિસ અને ડિસ્પર્ઝન જેવી એપ્લિકેશન્સમાં લાંબા સમયના અનુભવ સાથે, અમારા સારી રીતે પ્રશિક્ષિત સ્ટાફ તમને ypour જરૂરિયાતો માટે સૌથી યોગ્ય સેટઅપની ભલામણ કરશે. Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સને ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં વિશ્વસનીય વર્ક હોર્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પહોંચાડવા માટે સક્ષમ, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એપ્લિકેશનો જેમ કે બોરોફિન અથવા ગ્રાફીન એક્સ્ફોલિયેશન તેમજ નેનોમેટરિયલ ડિસ્પર્સન્સ માટે આદર્શ છે. 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સતત 24/7 ઓપરેશનમાં સરળતાથી ચલાવી શકાય છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે.
બધા ઉપકરણો જર્મનીમાં અમારા મુખ્ય મથકમાં ડિઝાઇન અને ઉત્પાદિત છે. ગ્રાહકને ડિલિવરી કરતા પહેલા, દરેક અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણનું સંપૂર્ણ લોડ હેઠળ કાળજીપૂર્વક પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. અમે ગ્રાહકોના સંતોષ માટે પ્રયત્નશીલ છીએ અને અમારું ઉત્પાદન ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ખાતરી (દા.ત., ISO પ્રમાણપત્ર)ને પરિપૂર્ણ કરવા માટે રચાયેલ છે.

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: