Grafen oksid – Ultrazvučni piling i disperzija
Grafen oksid je topiv u vodi, amfifični, netoksični, biorazgradivi i može se lako raspršiti u stabilne koloida. Ultrazvučni piling i disperzija je vrlo učinkovit, brz i troškovno učinkovit način za sintetizirati, raspršiti i funkcionalizirati grafen oksid na industrijskoj skali. U daljnjem obradi, ultrazvučni raspršivači proizvesti High-Performance grafen oksid-polimeri kompoziti.
Ultrazvučni piling grafena oksid
Radi kontrole veličinu grafen oksida (GO) nanosheets, postupak piling ima ključni faktor. Zbog svojih upravo upravljivih parametara procesa, ultrazvučni piling je najkorišteniji delaminaciju tehnika za proizvodnju visoko kvalitetnih grafena i grafena oksida.
Za ultrazvučnog pilinga grafena oksida od grafita oksida razni protokoli su dostupni. Nađi jedan primjeran opis u nastavku:
Grafit oksid prah se miješa u vodenom otopinom KOH uz pH vrijednost 10. Za pilinga i zatim disperzijom sonda tipa ultrasonicator UP200St (200W) koristi se. Nakon toga, K + ioni vezani na grafenu bazalnih ravnini inducirati proces starenja. Starenje postiže pod rotacijskim isparavanjem (2 h). Da bi se uklonile pretjerane K + iona, prah se ispere i centrifugira u različitim vremenima.
Dobivena smjesa se centrifugira i suši smrzavanjem, tako da se može dispergirati grafen oksida u prahu taloži.
Priprava vodljive paste GO su: grafen oksida u prahu može se dispergirati u dimetilformamidu (DMF), pod ultrazvukom kako bi se proizveo vodljivu pastu. (Han et al.2014)
Grafen oksid – Piling (Pic .: Potts i sur. 2011)
Ultrazvučno disperzija grafena oksid
Ultrazvučno Funkcionalizacija grafena oksid
Sonication uspješno upotrijebiti za uključivanje grafena oksid (GO) u polimera i kompozita.
Primjeri:
- grafen oksid-TiO2 mikrosfera kompozitni
- polistiren-magnetit-grafen kompozitni oksid (jezgra-ljuska strukturirani)
- polistirenske smanjena kompoziti grafen oksida
- polianalin nanofiber obložene polistiren / grafen oksid (Pani-PS / GO) jezgra ljuska kompozit
- polistiren-oksid interkalirati grafen
- p-fenilendiamina 4vinylbenzen-polistiren modificirani grafen oksida
Ultrazvučni sistem za grafen oksida piling
Ultrazvučni sustavi za grafena i grafena oksid
Hielscher Ultrasonics nudi velike snage ultrazvučnih sustava za piling, disperzije i nizvodno obradu grafena i grafena oksida. Pouzdani ultrazvučni procesori i sofisticirane reaktori dostaviti potrebnu snagu, procesne uvjete kao i ustanove preciznu kontrolu, tako da ultrazvučni rezultati procesa može biti podešen točno do željenih ciljeva procesa.
Jedan od najvažnijih parametara procesa je ultrazvučni amplituda, što je vibracijska širenja i skupljanja pri ultrazvučnom sondom. Hielscher je industrijski ultrazvučni sustavi izgrađene su dostaviti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 um može lako kontinuirano raditi u 24/7 rad. Za još veće amplitude, Hielscher nudi prilagođene ultrazvučnih sondi. Svi naši ultrazvučni procesora može se točno prilagoditi potrebnim uvjetima postupka i jednostavno pratiti putem ugrađenog softvera. To osigurava najveću pouzdanost, dosljedne kvalitete i ponovljive rezultate. Robusnost Hielscher je ultrazvučnog uređaja omogućuje 24/7 rad na teške uvjete i na zahtjevnim okruženjima. To čini obrađivanja ultrazvukom, preferira tehnologiju proizvodnje za Pripravak velikih razmjera, grafena grafena oksida i grafitni materijala.
Nudi široki spektar proizvoda u ultrasonicators i pribor, kao što su (sonotroda reaktorima s različitim veličinama i oblika), najprikladnije reakcijskim uvjetima i faktora (npr reagensa, ultrazvučni unos energije po jedinici volumena, tlaka, temperature, brzina protoka itd) mogu se izabran kako bi se osigurala najviša kvaliteta. Budući da naši ultrazvučni reaktori mogu biti pod tlakom do nekoliko stotina bara, The ultrazvučnom visoko viskozne paste sa 250.000 centipoise nije problem za Hielschers ultrazvučnih sustava.
Zbog ovih faktora, ultrazvučni delaminaciju / piling i disperzivni nadmašuje konvencionalne tehnike miješanja i mljevenja.
- visoka snaga, visoki napon
- visoke smične sile
- visoki tlak primjenjivo
- preciznu kontrolu
- bešavne skalabilnosti (linearna)
- serije i kontinuirano
- ponovljivih rezultata
- pouzdanost
- robusnost
- visoka energetska učinkovitost
Literatura / Reference
- Gouvea R.A., Jr Konrath L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Sinteza nanometarskih grafen oksida i njegove učinke kada se doda u MgAl2O4 keramički, 10. SPBMat Brazil.
- Kamisan A. I., Zainuddin L W., Kamisan AS, Kudin T.I.T., Hasan O. H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrazvučno Assisted Sinteza Smanjena grafena oksid glukoze rješenje. Ključ Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J.M. fer, Ecorchard P. (2014): Ultrazvuk piling anorganskih analoge grafena. Nano Research Letters 9 (1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Priprema grafena korištenjem intenzivnom kavitacije polje u komprimiranom ultrazvučnom reaktoru. Kemija - Europski časopis 18 (44), 2012. 14.047 - 14.054.
- Tolasz J. V. Štengl, Ecorchard P. (2014): Dobivanje kompozitnog materijala grafena oksid-polistiren, 3. Međunarodna konferencija o okolišu, kemiju i biologiju IPCBEE vol.78 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R, S (2011): Grafen na bazi polimernih nanokompozita. Polimer Vol. 52, broj 1, 2011. 5-25.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvuk i kavitacije: Kako Grafit je piling za grafen oksida pod ultrazvukom
Ultrazvučni piling grafitnog oksida (GRO), temelji se na visokom silom inducirane akustička kavitacija, Akustički kavitacije nastaje zbog niske / ciklusa pritiska naizmjenično visokim pritiskom, koji su generirani pomoću spajanja moćnih ultrazvučnih valova u tekućini. Tijekom niskim tlakom ciklusa javiti vrlo male praznine ili vakuum mjehurići, koja raste tijekom izmjenjuju ciklusi niskog tlaka. Kada se vakuum mjehurići se postigla veličina kojima se ne može apsorbirati više energije, oni kolaps nasilno tijekom ciklusa visokog tlaka. Rezultati mjehur implozije u kavitacijskim poprečnih sila i valove, ekstremnim temperaturama do 6000K, ekstremne brzine hlađenja iznad 1010K / s, vrlo visoke pritiske do 2000atm, ekstremni pritisak razlike kao i tekuće mlaznice sa do 1000 kilometarskog / h (~280m / S).
Ti intenzivne snage utjecati na grafitne hrpe koje su odvojenih slojeva u jednostrukom ili nekoliko slojeva grafena oksida i netaknute grafen nanosheets.
Grafen oksid
Grafen oksida (GO) sintetizira se piling grafit oksid (sk). A grafit oksid je 3D materijal koji se sastoji u milijunima slojeva grafen slojeva interkalarnih kisika, grafen oksid je mono- ili nekoliko sloj grafen koji se oksidira s obje strane.
Grafen oksida i grafen međusobno razlikuju u sljedećim karakteristikama: grafen oksida polarni, dok je nepolarni grafen. Grafen oksida hidrofilna, dok grafen hidrofoban.
To znači, grafen oksid je topljiv u vodi, amfifilna, netoksični, biorazgradivi i tvori stabilan koloidne suspenzije. Površina grafena oksida sadrži epoksid, hidroksil i karboksilne skupine, koje su na raspolaganju za interakciju s kationa i aniona. Zbog svoje jedinstvene organsko-anorganski hibridni strukture i iznimnim svojstvima, GO-polimer kompozita pružaju visok potencijal za mnogostruke industrijske primjene. (Tolasz et al. 2014.)
Smanjena Grafen oksid
Smanjeni grafen oksid (rGO) proizvodi se ultrazvučnom, kemijskom ili termičkom redukcijom grafen oksida. Tijekom koraka redukcije, većina funkcija kisika grafen oksida uklanja se tako da rezultirajući reducirani grafenski oksid (rGO) ima vrlo slične karakteristike netaknutog grafena. Međutim, smanjeni grafenski oksid (rGO) nije bez kvarova i netaknut kao čisti grafen.