תחמוצת גרפן – שרת אולטרסאונד ופיזור
תחמוצת גראפן הוא מסיסים במים, אמפיפילי, לא רעיל, מתכלה והוא יכול להיות מפוזר בקלות לתוך colloids יציבה. קילוף אולטראסאונד ופיזור היא יעילה מאוד, מהירה וחסכונית שיטה לסנתז, לפזר ולתפקד תחמוצת הגראפן בקנה מידה תעשייתי. בעיבוד במורד הזרם, מפזרים אולטראסאונד לייצר ביצועים גבוהים גראפן תחמוצת פולימר מרוכבים.
השרה אולטרסאונד של גרפן אוקסיד
כדי לשלוט על הגודל של תחמוצת גרפן (GO) nanosheets, שיטת שרת משחקת גורם מפתח. בשל פרמטרי התהליך לשליטה שלה דווקא, שרה קולית היא טכניקת delamination הנפוצה ביותר לייצור גרפן באיכות גבוהה תחמוצת גרפן.
עבור השרה הקולית של תחמוצת גרפן תחמוצת גרפיט פרוטוקולים שונים זמינים. מצא תיאור אחד למופת להלן:
תחמוצת אבקת גרפיט היא מעורבב ב Koh המימי עם ערך pH 10. עבור הקילוף הפיזור עוקב-סוג הבדיקה ultrasonicator UP200St (200W) משמש. לאחר מכן, K + יונים מחוברים למטוס הבסיס גרפן לגרום תהליך ההזדקנות. הזדקנות מושגת תחת אידוי סיבובי (2 h). כדי להסיר יונים מוגזמים K +, האבקה אינה שטופה centrifuged בתקופות שונות.
תערובת המתקבל היא centrifuged ו מיובשת בהקפאה, כך אבקת תחמוצת גרפן מסיסה משקעת.
הכנת רסק GO מוליך: אבקת תחמוצת גרפן יכולה להיות מפוזרת dimethylformamide (DMF) תחת sonication כדי לייצר ממרח מוליך. (האן et al.2014)
תחמוצת גרפן – קילוף (Pic .: פוטס et al. 2011)
פיזור אולטרה סאונד של גראפן אוקסיד
Functionalization אולטרסאונד של גראפן אוקסיד
Sonication משמש בהצלחה לשלב תחמוצת גרפן (GO) לתוך פולימרים וחומרים מרוכבים.
דוגמאות:
- גרפן תחמוצת-טיו2 מרוכבים microsphere
- פוליסטירן-מגנטיט-גרפן מרוכבים תחמוצת (ליבה-קליפה מובנה)
- מרוכבים תחמוצת גרפן מופחת פוליסטירן
- polyaniline nanofiber מצופים תחמוצת פוליסטירן / גרפן (פאני-PS / GO) מרוכבים פגז הליבה
- תחמוצת גרפן-intercalated פוליסטירן
- p-phenylenediamine-4vinylbenzen-פוליסטירן תחמוצת גרפן שונה
מערכת אולטרסאונד שרת תחמוצת גרפן
מערכות אולטרסאונד גרפן תחמוצת גרפן
Hielscher אולטרסוניקה מציעה מערכות אולטראסאונד הספק גבוה עבור השרה, פיזור ועיבוד במורד הזרם של גרפן תחמוצת גרפן. מעבדי קולי אמינים כורים מתוחכמים לספק את הכח הדרוש, תנאי תהליך כמו wel שליטה מדויקת כמו, כך שתוצאות התהליך הקוליות יכולות להיות מכוונות בדיוק אל מטרות תהליך הרצויות.
אחד הפרמטרים החשובים ביותר בתהליך הוא משרעת הקולי, המהווה את ההתרחבות והתכווצות רטט על הבדיקה הקולית. Hielscher של מערכות אולטראסאונד תעשייתיות בנויים לספק אמפליטודות גבוהה מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתן להפעיל באופן רציף בקלות 24/7 המבצע. עבור אמפליטודות גבוהה אפילו, Hielscher מציעה בדיקות אולטראסאונד אישית. כל מעבדי הקולי שלנו יכולים להיות מותאמים בדיוק לתנאי התהליך נדרשים פיקוח בקלות דרך התוכנה המובנית. הדבר מבטיח אמינות גבוהה, איכות עקבית תוצאות לשחזור. איתנות ציוד אולטרסאונד של Hielscher מאפשרות 24/7 המבצע בשעה כבדה בסביבות בדרישה. זה עושה sonication טכנולוגיית הייצור המועדפת עבור הכנה בקנה מידה גדול של גרפן, תחמוצת גרפן וחומרים גריפיט.
המציע מגוון מוצרים רחב של ultrasonicators ואבזרים (כגון sonotrodes וכורה עם גדלי גיאומטריות שונים), תנאי התגובה המתאימים ביותר וגורם (ריאגנטים למשל, השקעת אנרגיה קולית לכל נפח, לחץ, טמפרטורה, קצב זרימה וכו ') יכול להיות נבחר על מנת לקבל את האיכות הגבוהה ביותר. מאז הכורים הקוליים שלנו יכולים להיות בלחץ עד כמה מאה barg, את sonication של משחות צמיגות מאוד עם אל 250,000 centipoise שום בעיה עבור מערכות אולטראסאונד Hielschers.
בשל גורמים אלה, delamination קולי / קילוף הפיזור מצטיינים טכניקות ערבוב טחינה הקונבנציונליות.
- הספק גבוה
- כוחות גזירה גבוהים
- בלחצים גבוהים ישים
- שליטה מדויקת
- מדרגיות חלקה (ליניארי)
- תצווה ומתמשך
- תוצאות לשחזור
- אֲמִינוּת
- חוסן
- יעילות אנרגיה גבוהה
ספרות / הפניות
- Gouvea R.A., Konrath ג'וניור L.G., קאווה ס, Carreño N.L.V., גונסאלביס M.R.F. (2011): סינתזה של תחמוצת גרפן ננומטריים והשפעותיו כאשר הוסיפה MgAl2הו4 קֵרָמִי. 10th SPBMat ברזיל.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., חסן O.H., עבד אל-חלים נ, יחיא M.Z.A. (2016): סינתזה בסיוע אולטרה סאונד של תחמוצת גרפן מופחתת ב פתרון גלוקוז. כרך הנדסת חומרים עיקרי. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J. M. הוגן, Ecorchard פ (2014): שרה אולטראסאונד של אנלוגים אורגניים של גרפן. מכתבי 9 מחקר ננו (1), 2014.
- שטטנגל, (2012): הכנת החומר גרפן באמצעות שדה Cavitation Intense בכור אולטרסאונד בלחץ. כימיה - כתב עת אירופי 18 (44), 2012. 14,047-14,054.
- Tolasz ג'יי V. Štengl, Ecorchard פ (2014): הכנת חומרים מרוכבים של גראפן אוקסיד-פוליסטירן. הכנס הבינלאומי ה -3 על הסביבה, כימיה וביולוגיה IPCBEE vol.78, 2014.
- פוטס ג'יי ר, דרייר ד ר, Bielawski Ch. וו, החוקר הראשי R.S (2011): ננו-חומרים פולימריים מבוססי גרפן. כרך פולימר. 52, גיליון 1, 2011. 5-25.
עובדות שראוי לדעת
אולטראסאונד Cavitation: איך גרפיט הוא יעבור קילוף גרפן אוקסיד תחת Sonication
השרה אולטרסאונד של תחמוצת גרפיט (Gro) מבוססת על כוח גזירה גבוה המושרה על ידי אקוסטית cavitation. cavitation אקוסטי עולה בשל הלחץ לסירוגין גבוה / מחזורי בלחץ נמוך, אשר מופקים על ידי צימוד של גלי אולטרסאונד חזקים בתוך נוזל. במהלך בלחץ נמוך מחזורי occure חללים קטנים מאוד או בועות ואקום, אשר גדלים על מחזורי בלחץ נמוך לסירוגין. כאשר ואקום בועות להשיג גודל שבו הם לא יכולים לספוג יותר אנרגיה, שהם מתמוטטים באלימות במהלך מחזור בלחץ גבוה. תוצאות קריסת בועת כוחות גזירת cavitational ואת גלי מתח, טמפרטורה קיצונית של עד 6000K, שיעורי קירור קיצוניים מעל 1010K / s, בלחצים גבוהים מאוד של עד 2000atm, הפרשי לחצים קיצוניים כמו גם מטוסי נוזלי עם עד 1000km / שעה (~280m / s).
כוחות עזים אלה משפיעים על ערימות גרפיט, אשר delaminated לתוך תחמוצת גרפן חד או כמה שכבות ו nanosheets גרפן וטהור.
תחמוצת גרפן
תחמוצת גרפן (GO) הוא מסונתז על ידי פילינג תחמוצת גרפיט (Gro). בעוד תחמוצת גרפיט הוא חומר 3D המורכב במיליוני שכבות שכבות גרפן עם oxygens intercalated, תחמוצת גרפן הוא גרפן מונו או כמה שכבות כי הוא מחומצן משני הצדדים.
תחמוצת גרפן ו גראפן נבדלים זה מזה במאפיינים הבאים: תחמוצת גרפן הוא קוטב, תוך גרפן הוא פולרי. תחמוצת גרפן הוא הידרופילי, תוך גרפן הוא הידרופובי.
משמעות הדבר היא, תחמוצת גרפן הוא מסיס במים, amphiphilic, רעיל, מתכלה וצורות השעיות קולואידים יציבה. פני השטח של תחמוצת גרפן מכיל אפוקסי, הידרוקסיל, וקבוצות carboxyl, אשר זמינים לאינטראקציה עם קטיונים ואניונים. בשל המבנה ההיברידי אורגני-האורגני הייחודי שלהם ומאפיינים חריגים, GO-פולימר מרוכבים מציעים פוטנציאל גבוה עבור יישומים תעשייתיים סעפת. (Tolasz et al. 2014)
תחמוצת גרפן מופחתת
מופחתת גרפן תחמוצת (rGO) מיוצר על ידי קולי, הפחתת כימית או תרמית של תחמוצת גרפן. במהלך הצמצום צעד, רוב הפונקציות חמצן של תחמוצת גרפן מוסרים כך וכתוצאה מכך גרפן תחמוצת מופחתת (rGO) יש מאפיינים דומים מאוד גרפן וטהור. עם זאת, גרפן תחמוצת מופחתת (rGO) אינו פגם חופשי וטהור כמו גרפן טהור.