Rutenij oksid monoslojni nanosheets mogu učinkovito proizvesti pomoću sonde tipa ultrazvuka. Glavne prednosti ultrazvučnog nanosheet piling su učinkovitost procesa, visoki prinosi, kratko liječenje i facile, siguran rad. Zbog svoje visoke učinkovitosti i vrhunske kvalitete proizvedenih nanosheets, ultrazvuka se koristi za industrijsku proizvodnju brojnih nanosheets uključujući grafen i boropen.

Ultrazvučni piling Rutenium oksid nanosheets

Rutenijev oksid (RuO2, također poznat kao rutenat) nanosheets nude jedinstvena svojstva kao što su visoka vodljivost, niska otpornost, visoka stabilnost, visoka radna funkcija i dobra osjetljivost na suho jetkanje. To čini rutenijev oksid dobrim materijalom za elektrode u memorijskim uređajima i tranzistorima.

SEM slike ljuštenih RuO2 nanosheets koristeći) 1 minutu i b) 7 minuta ultrazvuka.
(studija i slike: ©Kim i sur., 2021)

Studija slučaja: Vrlo učinkovit piling RuO2 pomoću sonde tipa ultrasonicator

(2021) pokazali su u svojoj studiji značajno poboljšanje pilinga monoslojnih nanosheeta rutenijevog oksida. Istraživač je stvorio visoke prinose tankih RuO2 metalnih oksidnih limova pomoću ultrazvuka. Konvencionalni interkalacijski proces kroz reakcije ionske izmjene je spor i proizvodi samo ograničene količine dvodimenzionalnih (2D) nanosheeta zbog veličine molekula i kemijske energije potrebne za reakciju. Kako bi proces bio brži i povećali količinu proizvedenih nano-listova rutenijevog oksida, intenzivirali su proces pilinga primjenom ultrazvučne energije na otopinu RuO2 oksida. Otkrili su da se nakon samo 15 minuta ultrazvuka količina listova povećala za više od 50%, istovremeno se smanjila bočna veličina listova. Proračuni funkcionalne teorije gustoće pokazali su da se energija aktivacije pilinga značajno smanjuje dijeljenjem RuO2 slojeva na malu bočnu veličinu. Ovo smanjenje veličine događa se jer je ultrazvukom pomogao da se lakše razbiju slojevi metalnog oksida. Ovo istraživanje naglašava da je korištenje ultrazvuka dobar i jednostavan način izrade monoslojnih nanosheeta rutenijevog oksida. To pokazuje da ultrazvučno podržan proces ionske izmjene nudi facile i učinkovit pristup za izradu 2D metalnog oksida nanosheets. Dodaci ultarsoničnog pilinga objašnjavaju zašto se ultrazvučni piling i raslojavanje široko koriste kao tehnika proizvodnje 2D nanomaterijala, također poznatih kao ksensi, uključujući grafen i borofen.

Ultrazvučni piling potiče vrlo učinkovitu i ubrzanu proizvodnju rutenijevog oksida 2D nanosheets u velikim razmjerima
(studija i slike: ©Kim i sur., 2021).

Protokol za ultrazvučno potpomognut piling rutenijevog oksida

Sljedeći protokol je detaljna uputa za sintezu RuO2 nanosheets pomoću ultrazvučno podržanog procesa reakcije ionske izmjene kako opisuje Kim i sur. (2021).
 

1. Pripremite otopinu RuO2 i interkananta otapanjem u otapalu (2-propanol) i miješanjem do 3 dana.
2. Nanesite ultrazvučnu energiju pomoću sonde tipa ultrasonicator (npr. sonda tipa ultrasonicator UP1000hdT (1000W, 20kHz) sa sonotrode BS4d22) na otopinu za 15 minuta kako bi se povećao prinos RuO2 nanosheets za više od 50% i podijeliti RuO2 slojevi na ravnomjerno malu bočnu veličinu.
3. Koristite izračune funkcionalne teorije gustoće kako biste potvrdili da je energija aktivacije pilinga značajno smanjena.
4. Prikupite dobivene RuO2 nanosheets, koji se mogu koristiti za različite primjene.

 
Jednostavnost ovog protokola za ultrazvučni piling RuO2 nanosheets naglašava prednosti ultrazvučne proizvodnje nanosheeta. Sonication je vrlo učinkovita tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih monoslojnih RuO2 nanosheets debljine oko 1 nm. Također je utvrđeno da je protokol skalabilan i ponovljiv, što ga čini pogodnim za veliku proizvodnju RuO2 nanosheets za različite primjene u elektronici, katalizi i skladištenju energije.

Sekvenca velike brzine (od a do f) okvira koji ilustriraju sono-mehanički piling grafitne pahuljice u vodi koristeći UP200S, ultrasonicator od 200W s 3-mm sonotrode. Strelice pokazuju mjesto cijepanja (pilinga) s kavitacijskim mjehurićima koji prodiru u rascjep.
(studija i slike: © Tyurnina i sur.

Ultrasonicators visokih performansi za Piling RuO2

Za proizvodnju visokokvalitetnih nano-listova rutenijevog oksida i drugih ksena potrebna je pouzdana ultrazvučna oprema visokih performansi. Bitni parametri amplitude, tlaka i temperature, koji su ključni za obnovljivost i dosljedan proizvod. Hielscher Ultrasonics procesori su snažni i precizno upravljivi sustavi, koji omogućuju točno postavljanje parametara procesa i kontinuirani ultrazvučni izlaz velike snage. Hielscher industrijski ultrasonicators može isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano izvoditi u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad u teškim uvjetima iu zahtjevnim okruženjima.
Naši kupci su zadovoljni izvanrednom robusnošću i pouzdanošću Hielscher Ultrasonics sustava. Ugradnja u područjima teške primjene (npr. opsežna obrada nanomaterijala), zahtjevna okruženja i 24/7 rad osiguravaju učinkovitu i ekonomičnu obradu. Ultrazvučni proces intenziviranje smanjuje vrijeme obrade i postiže bolje rezultate, tj.

Dizajn, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta proizvedena u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrasonicators u industrijske objekte. Grubim uvjetima i zahtjevnim okruženjima lako se bave Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom i poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i prilagođenošću korisnicima. Naravno, Hielscher ultrasonicators su CE sukladni i zadovoljavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: