ग्राफीन ऑक्साइड – अल्ट्रासोनिक छूटना और फैलाव

अल्ट्रासोनिक छूटना ग्रेफाइट ऑक्साइड को पतली, एकल- या कुछ-परत ग्राफीन शीट में तोड़कर ग्राफीन ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीक है। Hielscher sonicators तीव्र ध्वनिक cavitation बनाते हैं, जहां ऊर्जा-घने अल्ट्रासोनिक तरंगें एक तरल माध्यम में उच्च-ऊर्जा सूक्ष्म बुलबुले उत्पन्न करती हैं। ये ढहने वाले बुलबुले कतरनी बल बनाते हैं जो ग्रेफाइट ऑक्साइड परतों को अलग करते हैं, प्रभावी रूप से उन्हें ग्राफीन ऑक्साइड नैनोशीट में एक्सफोलिएट करते हैं। अपने ग्राफीन ऑक्साइड-आधारित एप्लिकेशन को अगले स्तर पर लाने के लिए उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक्स का लाभ उठाएं!

ग्राफीन ऑक्साइड का अल्ट्रासोनिक छूटना

ग्राफीन ऑक्साइड पानी में घुलनशील, एम्फीफिलिक, गैर विषैले, बायोडिग्रेडेबल है और इसे आसानी से स्थिर कोलाइड में फैलाया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक छूटना और फैलाव औद्योगिक पैमाने पर ग्राफीन ऑक्साइड को संश्लेषित, फैलाने और कार्यात्मक बनाने के लिए एक बहुत ही कुशल, तेज़ और लागत प्रभावी तरीका है। डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण में, अल्ट्रासोनिक फैलाने वाले उच्च प्रदर्शन ग्राफीन ऑक्साइड-बहुलक कंपोजिट का उत्पादन करते हैं।

अल्ट्रासोनिक छूटना के लाभ

अल्ट्रासोनिक छूटना सादगी, मापनीयता और पर्यावरण मित्रता सहित कई फायदे प्रदान करता है, क्योंकि इसमें आमतौर पर कठोर रसायनों या जटिल प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, यह ग्राफीन ऑक्साइड नैनोशीट्स के आकार और मोटाई पर सटीक नियंत्रण को सक्षम बनाता है, जो विभिन्न अनुप्रयोगों में उनके गुणों को ट्यून करने के लिए महत्वपूर्ण है।

प्रोटोकॉल: ग्राफीन ऑक्साइड का अल्ट्रासोनिक छूटना

ग्राफीन ऑक्साइड (जीओ) नैनोशीट के आकार को नियंत्रित करने के लिए, छूटना विधि एक महत्वपूर्ण कारक निभाती है। इसकी सटीक नियंत्रणीय प्रक्रिया मापदंडों के कारण, अल्ट्रासोनिक छूटना उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड के उत्पादन के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली प्रदूषण तकनीक है।
ग्रेफाइट ऑक्साइड से ग्राफीन ऑक्साइड के अल्ट्रासोनिक छूटना के लिए विभिन्न प्रोटोकॉल उपलब्ध हैं। नीचे अल्ट्रासोनिक ग्राफीन ऑक्साइड छूटना के लिए एक अनुकरणीय प्रोटोकॉल खोजें:
ग्रेफाइट ऑक्साइड पाउडर पीएच मान 10 के साथ जलीय KOH में मिलाया जाता है। छूटना और बाद के फैलाव के लिए, जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर UP200St (200W) का उपयोग किया जाता है। बाद में, K+ आयनों को उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को प्रेरित करने के लिए ग्राफीन बेसल विमान पर जोड़ा जाता है। उम्र बढ़ने रोटरी वाष्पीकरण (2 घंटे) के तहत प्राप्त की जाती है। अत्यधिक K+ आयनों को हटाने के लिए, पाउडर को कई बार धोया और सेंट्रीफ्यूज किया जाता है।
प्राप्त मिश्रण को अपकेंद्रित्र और फ्रीज-सूखे किया जाता है, ताकि एक फैलाने योग्य ग्राफीन ऑक्साइड पाउडर अवक्षेपित हो।
एक प्रवाहकीय ग्राफीन ऑक्साइड पेस्ट की तैयारी: प्रवाहकीय पेस्ट का उत्पादन करने के लिए ग्राफीन ऑक्साइड पाउडर को सोनिकेशन के तहत डाइमिथाइलफॉर्ममाइड (डीएमएफ) में फैलाया जा सकता है। (हान एट अल.2014)

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन ऑक्साइड छूटना का तंत्र
(तस्वीर: पॉट्स एट अल 2011)

ग्राफीन ऑक्साइड का अल्ट्रासोनिक फंक्शनलाइजेशन

पॉलिमर और कंपोजिट में ग्राफीन ऑक्साइड (जीओ) को शामिल करने के लिए सोनिकेशन का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।
उदाहरण:

• ग्राफीन ऑक्साइड-TiO2 माइक्रोस्फीयर समग्र
• पॉलीस्टाइनिन-मैग्नेटाइट-ग्राफीन ऑक्साइड समग्र (कोर-शेल संरचित)
• पॉलीस्टाइनिन कम ग्राफीन ऑक्साइड कंपोजिट
• पॉलीनिलिन नैनोफाइबर-लेपित पॉलीस्टाइनिन/ग्राफीन ऑक्साइड (PANI-PS/GO) कोर शेल कम्पोजिट
• पॉलीस्टाइनिन-इंटरकलेटेड ग्राफीन ऑक्साइड
• P-Phenylenediamine-4Vinylbenzen-polystyrene संशोधित ग्राफीन ऑक्साइड

अल्ट्रासोनिक छूटना द्वारा उत्पादित ग्राफीन ऑक्साइड के अनुप्रयोग

अल्ट्रासोनिक छूटना के माध्यम से उत्पादित ग्राफीन ऑक्साइड में विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स में, इसका उपयोग लचीली प्रवाहकीय फिल्मों और सेंसर में किया जाता है; ऊर्जा भंडारण में, यह बैटरी और सुपरकैपेसिटर के प्रदर्शन को बढ़ाता है। ग्राफीन ऑक्साइड के जीवाणुरोधी गुण इसे जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में मूल्यवान बनाते हैं, जबकि इसके उच्च सतह क्षेत्र और कार्यात्मक समूह उत्प्रेरण और पर्यावरणीय उपचार में फायदेमंद होते हैं। कुल मिलाकर, अल्ट्रासोनिक छूटना अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियों में उपयोग के लिए उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन ऑक्साइड के कुशल उत्पादन की सुविधा प्रदान करता है।

ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड प्रसंस्करण के लिए Sonicators

Hielscher Ultrasonics ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड को एक्सफ़ोलीएटिंग, फैलाव और प्रसंस्करण के लिए उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक सिस्टम प्रदान करता है। विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर और परिष्कृत रिएक्टर सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं, जिससे वांछित लक्ष्यों के लिए अल्ट्रासोनिक प्रक्रियाओं की ट्यूनिंग सक्षम होती है।
एक महत्वपूर्ण पैरामीटर अल्ट्रासोनिक आयाम है, जो अल्ट्रासोनिक जांच के कंपन विस्तार और संकुचन को निर्धारित करता है। Hielscher औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर उच्च आयाम प्रदान करते हैं, 200μm तक, लगातार 24/7 ऑपरेशन में चलते हैं। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक जांच उपलब्ध हैं। सभी प्रोसेसर को प्रक्रिया की स्थितियों में ठीक से समायोजित किया जा सकता है और अंतर्निहित सॉफ़्टवेयर के माध्यम से निगरानी की जा सकती है, विश्वसनीयता, सुसंगत गुणवत्ता और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम सुनिश्चित किए जा सकते हैं।
Hielscher sonicators मजबूत हैं और भारी शुल्क वाले वातावरण में लगातार काम कर सकते हैं, जिससे सोनिकेशन बड़े पैमाने पर ग्राफीन, ग्राफीन ऑक्साइड और ग्रेफाइटिक सामग्री तैयार करने के लिए पसंदीदा उत्पादन तकनीक बन जाता है।
अल्ट्रासोनिकेटर और सहायक उपकरण की एक विस्तृत उत्पाद श्रृंखला, जिसमें विभिन्न आकारों और ज्यामिति के साथ सोनोट्रोड्स और रिएक्टर शामिल हैं, उच्चतम गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए इष्टतम प्रतिक्रिया स्थितियों और कारकों, जैसे अभिकर्मकों, अल्ट्रासोनिक ऊर्जा इनपुट, दबाव, तापमान और प्रवाह दर के चयन की अनुमति देता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक रिएक्टर भी कई सौ बार्ग तक दबाव डाल सकते हैं, जिससे 250,000 सेंटीपोइस से अधिक चिपचिपाहट के साथ अत्यधिक चिपचिपा पेस्ट का सोनिकेशन सक्षम हो जाता है।
अल्ट्रासोनिक प्रदूषण और छूटना इन कारकों के कारण पारंपरिक तकनीकों को उत्कृष्टता प्रदान करता है।