जल-फैलाने योग्य ग्रेफेन का अल्ट्रासोनिक एक्सप्लॉयशन
- एक- और द्वि-परत ग्राफीन nanosheets उच्च प्रवाह क्षमता के साथ अल्ट्रासोनिक छूटना के माध्यम से और कम लागत पर तेजी से उत्पादन किया जा सकता।
- Ultrasonically exfoliated graphene क्रम पानी dispersible ग्राफीन प्राप्त करने के लिए बायोपॉलिमरों के साथ क्रियाशील किया जा सकता है।
- अल्ट्रासोनिक गुहिकायन करके, संश्लेषित ग्राफीन आगे एक स्थिर पानी आधारित फैलाव में संसाधित किया जा सकता है।
उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन की अल्ट्रासोनिक छूटना
Ultrasonication एक विश्वसनीय तरीका ग्राफीन परतों (एक-, द्वि और कुछ परत ग्राफीन) ग्रेफाइट के गुच्छे या कणों से उत्पादन होता है। जबकि इस तरह के गेंद और रोल मिलों या उच्च कतरनी मिक्सर के रूप में अन्य आम छूटना तकनीक कम गुणवत्ता और आक्रामक अभिकर्मकों और सॉल्वैंट्स के उपयोग से जुड़े होते हैं, अल्ट्रासोनिक छूटना विधि इसकी उच्च गुणवत्ता उत्पादन, उच्च प्रक्रिया क्षमता और हल्के प्रसंस्करण परिस्थितियों से मना।
अल्ट्रासोनिक cavitation तीव्र कतरनी बलों, जो एक-, द्वि और दोष से मुक्त ग्राफीन की कुछ-परतों में ग्रेफाइट परतों खड़ी अलग बनाता है।
जल Dispersable ग्राफीन शीट्स
सामान्य परिस्थितियों के अंतर्गत, ग्राफीन पानी में शायद ही dispersable है और समुच्चय और agglomerates रूपों जब जलीय माध्यम में छितरी हुई। के बाद से जलीय प्रणालियों सस्ती, गैर विषैले, पर्यावरण के अनुकूल होने का महत्वपूर्ण लाभ है, पानी आधारित ग्राफीन सिस्टम अत्यधिक ग्राफीन निर्माताओं और डाउनस्ट्रीम उद्योग के लिए आकर्षक हैं।
आदेश पानी dispersable ग्राफीन nanosheets प्राप्त करने के लिए, ultrasonically exfoliated graphene ऐसे पुलुलान, काइटोसान, alginate, जिलेटिन या अरबी गोंद के रूप में पॉलीसैकराइड / बायोपॉलिमरों के साथ संशोधित किया गया है।
- उच्च गुणवत्ता ग्राफीन
- उच्च उपज
- पानी आधारित फैलाव
- उच्च सांद्रता
- उच्च दक्षता
- तेजी से प्रक्रिया
- कम लागत
- उच्च throughput
- पर्यावरण के अनुकूल
ग्राफीन छूटना के लिए अल्ट्रासोनिक प्रणाली
ग्रेफाइट के प्रत्यक्ष छूटना के प्रोटोकॉल
गैर ईओण पुलुलान और ऋणात्मक alginate (1.0 ग्राम) अलग से, आसुत जल (डीआई) के 20 मिलीलीटर में भंग कर रहे थे जबकि धनायनित काइटोसान (0.4 ग्राम) 1% wt एसिटिक एसिड के साथ डि की 20 मिलीलीटर में भंग कर दिया गया था। ग्रेफाइट पाउडर जलीय जैव बहुलक समाधान में छितरी हुई है और एक का उपयोग कर इलाज किया गया था अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP200S (अधिकतम शक्ति 200 W, आवृत्ति 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, जर्मनी) एक शंकु छिन्नक टाइटेनियम sonotrode (मॉडल सूक्ष्म टिप एस 3, टिप व्यास 3 मिमी, अधिकतम आयाम 210μm, ध्वनिक ऊर्जा घनत्व या सतह तीव्रता 460 डब्ल्यू सेमी के साथ सुसज्जित-2) निम्नलिखित परिस्थितियों में: 0.5 चक्र और 50% आयाम, 10, 20, 30 की अवधि के लिए, और 60 मिनट, क्रमशः। सबसे अच्छा परिणाम 30 मिनट sonication पर प्राप्त किया गया। Sonication 30 मिनट के लिए 16.25 डब्ल्यू की शक्ति में लागू किया गया था, 731 Ws मिलीलीटर की ऊर्जा की खपत (प्रति इकाई आयतन ऊर्जा उत्पादन) के साथ-1।
बाद में, मिश्रण 60 मिनट के लिए 1500 rpm पर centrifuged थे unexfoliated ग्रेफाइट कणों को दूर करने और फिर 5 बार धोया और फिर 5000 rpm पर centrifuged 20 मिनट के अतिरिक्त बायोपॉलिमरों को दूर करने के लिए। उसके एवज में काले ग्रे समाधान वैक्यूम सूखे कोई बड़े पैमाने पर नुकसान जब तक 40ºC पर थे। जिसके परिणामस्वरूप बहुलक-ग्राफीन पाउडर (पानी में redispersed थे 1 मिलीग्राम मिलीलीटर-1 पुलुलान और काइटोसान के लिए; 0.18 मिलीग्राम मिलीलीटर-1 लक्षण वर्णन के लिए alginate) के लिए। , Pullulan- alginate-, और काइटोसान की मदद से ultrasonication द्वारा प्राप्त ग्राफीन शीट के रूप में पुल जी, alg जी, और चिट-जी, क्रमशः संकेत दिया गया था।
तीन प्रणालियों में से पुलुलान और काइटोसान alginate से ग्रेफाइट का छूटना में अधिक प्रभावी थे। इस विधि exfoliated एक-, द्वि, और केवल कम पार्श्व (किनारों) दोष के साथ कुछ परत ग्राफीन शीट सामने आए। ग्राफीन सतह पर बायोपॉलिमरों की सोखना जलीय फैलाव की एक लंबे समय से स्थायी स्थिरता (6 माह से अधिक) मिलता।
(Unalan एट अल। 2015)
के लिए पुल-जी की TEM छवियों: (क) 10 मिनट; (ख) 20 मिनट; (ग) 30 मिनट; (घ) 60 मिनट; (ई) 30 मिनट के लिए चिट-जी; (च) alg जी 30 मिनट के लिए। (Unalan एट अल। 2015)
अल्ट्रासोनिक सिस्टम्स
Hielscher के उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर सफल छूटना और ग्रेफाइट और ग्राफीन की फैलाव के लिए दुनिया भर में उपयोग किया जाता है। हमारे अल्ट्रासोनिक dispersers पूर्ण औद्योगिक उत्पादन इकाइयों के लिए प्रयोगशाला और बेंच-टॉप अप से उपलब्ध हैं। मजबूती, 24/7 आपरेशन और कम रखरखाव इसके अलावा, Hielscher ultrasonicators प्रसंस्करण और रैखिक scalability के उच्च आसानी से समझाने।
प्रक्रियाओं को आसानी से परीक्षण किया है और प्रयोगशाला में अनुकूलित किया जा सकता है। बाद में, सभी प्रक्रिया का परिणाम पूरी तरह से वाणिज्यिक उत्पादन स्तर तक रैखिक बढ़ाया जा सकता है। यह sonication के उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन शीट की उच्च मात्रा के लिए एक प्रभावी और कुशल उत्पादन विधि बनाता है।
Hielscher Ultrasonics’ औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत ही उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200μm अप करने के लिए के आयाम आसानी से लगातार 24/7 ऑपरेशन में चलाया जा सकता है। भी उच्च आयाम के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक sonotrodes उपलब्ध हैं। अल्ट्रासाउंड रिएक्टरों से मेल खाने वाले उच्च गुणवत्ता ग्राफीन nanosheets की विश्वसनीय और सुरक्षित बड़े पैमाने पर उत्पादन की क्षमता करता है।
Hielscher की अल्ट्रासोनिक उच्च शक्ति homogenizers किसी भी प्रक्रिया पैमाने के लिए उपलब्ध हैं – प्रयोगशाला से उत्पादन करने के लिए।
Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण की मजबूती से भारी कर्तव्य और मांग वातावरण में 24/7 का संचालन करने की अनुमति मिलती है।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह की दर | अनुशंसित उपकरणों |
|---|---|---|
| 10 से 2000 मील | 20 से 400 एमएल / मिनट | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20 एल | 0.2 से 4 एल / मिनट | UIP2000hdT |
| 10 से 100 एल | 2 से 10 एल / मिनट | UIP4000 |
| एन.ए. | 10 से 100 एल / मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | के समूह UIP16000 |
साहित्य / संदर्भ
- Unalan I.U., वान सी, Trabattoni एस, Piergiovannia एल, फारिस एस (2015): उच्च गुणवत्ता पानी dispersible ग्राफीन शीट में Polysaccharide की मदद से ग्रेफाइट प्लेटलेट्स का तेजी से छूटना। आरएससी 5, 2015 को 26,482-26,490 अग्रिम।
जानने के योग्य तथ्य
ग्राफीन
ग्राफीन एसपी की एक monolayer है2-bonded कार्बन परमाणुओं। ग्राफीन इस तरह के एक असाधारण बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र के रूप में अद्वितीय सामग्री विशेषताओं प्रदान करता है (2620 मीटर2जी-1), 1 टीपीए की एक यंग मापांक और 130 GPa, एक अत्यंत उच्च इलेक्ट्रॉनिक चालकता के एक आंतरिक शक्ति के साथ बेहतर यांत्रिक गुणों (कमरे के तापमान इलेक्ट्रॉन 2.5 × 105 सेमी की गतिशीलता2 वी-1रों-1), बहुत उच्च तापीय चालकता (ऊपर 3000 W m कश्मीर-1), सबसे महत्वपूर्ण गुण नाम है। इसके बेहतर सामग्री गुणों के कारण, ग्राफीन भारी विकास और उच्च प्रदर्शन बैटरी, ईंधन सेल, सौर कोशिकाओं, supercapacitor, हाइड्रोजन भंडार, विद्युत चुम्बकीय ढालें और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उत्पादन में प्रयोग किया जाता है। इसके अलावा, ग्राफीन additive मजबूत है, उदा के रूप में कई nanocomposites और मिश्रित सामग्री में शामिल किया जाता है पॉलिमर, चीनी मिट्टी की चीज़ें और धातु मैट्रिक्स में। इसकी उच्च चालकता के कारण, ग्राफीन प्रवाहकीय पेंट और स्याही का एक महत्वपूर्ण घटक है।
तेजी से और सुरक्षित दोष मुक्त ग्राफीन की अल्ट्रासोनिक तैयारी कम लागत पर बड़ी मात्रा में अधिक से अधिक उद्योगों के लिए ग्राफीन की अनुप्रयोगों को चौड़ा करने के लिए अनुमति देता है।