Ultrazvučni piling Ksena

Kseni su 2D monoelementalni nanomaterijali s izvanrednim svojstvima kao što su vrlo visoka površina, anizotropna fizikalna / kemijska svojstva, uključujući vrhunsku električnu vodljivost ili vlačnu čvrstoću. Ultrazvučni piling ili delaminacija je učinkovita i pouzdana tehnika za proizvodnju jednoslojnih 2D nanosheeta iz slojevitih materijala prekursora. Ultrazvučni piling je već uspostavljen za proizvodnju visokokvalitetnih ksena nanosheets na industrijskim razmjerima.

Ksene – Monoslojne nanostrukture

Ultrazvučno ljušteni borofenKseni su jednoslojni (2D), monoelementalni nanomaterijali, koji imaju strukturu sličnu grafenu, intraslojnu kovalentnu vezu i slabe van der Waalsove sile između slojeva. Primjeri za materijale, koji su dio klase ksena su borofen, silicen, germanen, stanen, fosforen (crni fosfor), arsen, bismuten, te terelin i antimonen. Zbog svoje jednoslojne 2D strukture, ksenski nanomaterijali su šarterizirani vrlo velikom površinom, kao i poboljšane kemijske i fizičke reaktivnosti. Ove strukturne karakteristike daju ksensenovim nanomaterijalima impresivna fotonska, katalitička, magnetska i elektronička svojstva i čine ove nanostrukture vrlo zanimljivima za brojne industrijske primjene. Slika lijevo prikazuje SEM slike ultrazvučno ljuštenog borofena.

Zahtjev za informacijama




Primijetite naše pravila o privatnosti,


Ultrazvučni reaktor za industrijski piling 2D nanosheets kao što su ksens (npr borofen, silicen, germanen, stanen, fosforen (crni fosfor), arsenen, bismuten, i tellurene i antimonen).

Reaktor s 2000 vata ultrasonicator UIP2000hdT za piling ksenskih nanosheeta velikih razmjera.

Proizvodnja Ksena nanomaterijala pomoću ultrazvučne delaminacije

Tekući piling slojevitih nanomaterijala: Jednoslojni 2D nanosheeti proizvedeni su od anorganskih materijala s slojevitim strukturama (npr. grafit) koji se sastoje od labavo složenih slojeva domaćina koji prikazuju ekspanziju galerije sloj-sloj ili oticanje nakon interkalacije određenih iona i/ili otapala. Piling, u kojem se slojevita faza cijepa u nanosheete, obično prati oticanje zbog brzo oslabljenih elektrostatičkih atrakcija između slojeva koji proizvode koloidne disperzije pojedinih 2D slojeva ili listova. (usp. Geng i sur., 2013.) Općenito je poznato da oteklina olakšava piling ultrazvukom i rezultira negativno nabijenim nanosheetima. Kemijska predobrada također olakšava piling pomoću ultrazvukom u otapalima. Na primjer, funkcionalizacija omogućuje piling slojevitih dvostrukih hidroksida (LDH) u alkoholima. (usp. Nicolosi et al., 2013.)
Za ultrazvučni piling / delaminaciju slojeviti materijal je izložen snažnim ultrazvučnim valovima u otapalu. Kada su energetski gusti ultrazvučni valovi spojeni u tekućinu ili kašu, dolazi do akustične aka ultrazvučne kavitacije. Ultrazvučnu kavitaciju karakterizira kolaps vakuumskih mjehurića. Ultrazvučni valovi putuju kroz tekućinu i stvaraju naizmjenične cikluse niskog tlaka / visokog tlaka. Minutni vakuumski mjehurići nastaju tijekom ciklusa niskog tlaka (rarefaction) i rastu tijekom različitih ciklusa niskog tlaka / visokog tlaka. Kada kavitacijski mjehurić dosegne točku u kojoj ne može apsorbirati daljnju energiju, mjehurić se nasilno urušava i stvara lokalno vrlo energetski guste uvjete. Kavitacijsko žarište određeno je vrlo visokim tlakovima i temperaturom, odgovarajućim tlakovima i temperaturnim diferencijalima, brzim tekućim mlaznicama i silama smicanja. Ove sonomehaničke i sonokemijske sile guraju otapalo između složenih slojeva i raspada slojevitih čestica i kristalnih struktura, čime se stvaraju piling nanosheeti. Slijed slika u nastavku pokazuje proces pilinga ultrazvučnom kavitacijom.

Ultrazvučni piling grafena u vodi

Sekvenca velike brzine (od a do f) okvira koji ilustriraju sono-mehanički piling grafitne pahuljice u vodi pomoću UP200S, 200W ultrasonicator s 3-mm sonotrode. Strelice pokazuju mjesto cijepanja (pilinga) s kavitacijskim mjehurićima koji prodiru u rascjep.
© Tyurnina i sur. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Modeliranje je pokazalo da ako je površinska energija otapala slična onoj slojevitog materijala, energetska razlika između ljuštenih i reagregiranih stanja bit će vrlo mala, uklanjajući pogonsku snagu za ponovno agregiranje. U usporedbi s alternativnim metodama miješanja i striženja, ultrazvučni agitatori pružili su učinkovitiji izvor energije za piling, što je dovelo do demonstracije ionskog interkaliranja uz pomoć pilinga TaS-a2Nbs2, i MoS2, kao i slojevite okside. (usp. Nicolosi et al., 2013.)

Ultrasonication je vrlo učinkovit i pouzdan alat za tekući piling nanosheets kao što su grafen i ksen.

TEM slike ultrazvučno tekućih pilinga nanosheets: (A) Grafen nanosheet piling pomoću ultrazvukom u otapalu N-metil-pirolidon. (B) H-BN nanosheet piling pomoću ultrazvukom u izopropanolu otapala. (C) MoS2 nanosheet piling pomoću ultrazvukom u vodenom surfaktantnom rješenju.
(Studija i slike: ©Nicolosi et al., 2013.)

Ultrazvučni protokoli za piling tekućine

Ultrazvučni piling i delaminacija ksena i drugih monoslojnih nanomaterijala opsežno je proučavan u istraživanjima i uspješno je prenesen u fazu industrijske proizvodnje. U nastavku vam predstavljamo odabrane protokole pilinga pomoću ultrazvukom.

Ultrazvučni piling fosfora nanoflakes

Fosforen (također poznat kao crni fosfor, BP) je 2D slojeviti, monoelementalni materijal formiran od atoma fosfora.
U istraživanju Passaglia et al. (2018) prikazana je priprema stabilnih suspenzija fosforena − metil metakrilata ultrazvukom potpomognutim tekućim faznim pilingom (LPE) bP-a u prisutnosti MMA nakon čega slijedi radikalna polimerizacija. Metil metakrilat (MMA) je tekući monomer.

Protokol za ultrazvučni tekući piling fosforena

LPE je dobio MMA_bPn, NVP_bPn i Sty_bPn suspenzije u prisutnosti jedinog monomera. U tipičnom postupku, ∼5 mg bP, pažljivo zgnječen u mortu, stavljen je u epruvetu, a zatim je dodana ponderirana količina MMA, Sty ili NVP. Monomer bP suspenzija je ultrazvukom za 90 min pomoću Hielscher Ultrasonics homogenizator UP200St (200W, 26kHz), opremljen sonotrode S26d2 (promjer vrha: 2 mm). Ultrazvučna amplituda održavana je konstantom na 50% s P = 7 W. U svim slučajevima, ledena kupka korištena je za poboljšanje rasipanja topline. Posljednji MMA_bPn, NVP_bPn i Sty_bPn suspenzije tada su bili nedovoljni s N2 15 minuta. Sve suspenzije analizirao je DLS, pokazujući vrijednosti rH stvarno bliske vrijednosti DMSO_bPn. Na primjer, suspenziju MMA_bPn (s oko 1% bP sadržaja) karakterizirao je rH = 512 ± 58 nm.
Dok druge znanstvene studije na fosphorene izvješće vrijeme ultrazvukom od nekoliko sati pomoću ultrazvučnog čistača, visoke točke vrenja otapala, i niska učinkovitost, istraživački tim Passaglia pokazuju vrlo učinkovit ultrazvučni piling protokol pomoću sonde tipa ultrasonicator (naime Hielscher ultrasonicator model UP200St).

Ultrazvučni piling monoslojnih nanosheets

Da biste pročitali konkretnije detalje i protokole pilinga za nanosheete borofena i rutenijevog oksida, slijedite donje poveznice:
Boropen: Za sonication protokole i rezultate ultrazvučnog pilinga borofena, kliknite ovdje!
RuO2: Za ultrazvukom protokole i rezultate ultrazvučnog rutenium oksid nanosheet piling, kliknite ovdje!

Ultrazvučni piling maloslojnih silicijevih nanosheeta

SEM slika ultrazvučno piling silicijevog dioksida nanosheets.Nekoliko slojeva ljuštenih silicijevih nanosheeta pripremljeno je od prirodnog vermikulita (Verm) ultrazvučnim pilingom. Za sintezu ljuštenih nanolistova silicijevog dioksida primijenjena je sljedeća metoda pilinga tekuće faze: 40 mg nanosheeta silicijevog dioksida raspršeno je u apsolutnom etanolu od 40 mL. Nakon toga, smjesa je ultrazvučna za 2 h pomoću Hielscher ultrazvučni procesor UP200St, opremljen sa 7 mm sonotrode. Amplituda ultrazvučnog vala bila je konstantna na 70%. Nanesena je ledena kupka kako bi se izbjeglo pregrijavanje. Neiskorišteni SN uklonjen je centrifugiranjem pri 1000 okretaja u minuti tijekom 10 minuta. Konačno, proizvod je dekantiran i osušen na sobnoj temperaturi pod vakuumom preko noći. (usp. Guo i sur., 2022.)

Ultrazvučni piling 2D monoslojnih nanosheeta kao što su ksenoni (npr. fosforen, borofen itd.) učinkovito se postiže ultrazvukom tipa sonde.

Ultrazvučni piling monoslojnih nanosheeta s ultrasonicator UP400St,


Ultrazvučni tekući piling jednoslojnih nanosheeta.

Ultrazvučni tekući piling je vrlo učinkovit za proizvodnju ksena nanosheets. Slika prikazuje snažne 1000 W UIP1000hdT,

Zahtjev za informacijama




Primijetite naše pravila o privatnosti,


Ultrazvučne sonde velike snage i reaktori za piling Ksenskih nanosheeta

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira robusne i pouzdane ultrasonicators u bilo kojoj veličini. Od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih ultrazvučnih sondi i reaktora, Hielscher ima idealan ultrazvučni sustav za vaš proces. Uz dugogodišnje iskustvo u aplikacijama kao što su sinteza nanomaterijala i disperzija, naše dobro obučeno osoblje preporučit će vam najprikladniju postavku za vaše zahtjeve. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori poznati su kao pouzdani radni konji u industrijskim objektima. Sposoban isporučiti vrlo visoke amplitude, Hielscher ultrasonicators idealni su za primjene visokih performansi kao što su sinteza ksena i drugih 2D monoslojnih nanomaterijala kao što su borofen, fosforen ili grafen, kao i pouzdana disperzija tih nanostruktura.
Izuzetno snažan ultrazvuk: Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano raditi u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.
Najviša kvaliteta – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj: Sva oprema je dizajnirana i proizvedena u našem sjedištu u Njemačkoj. Prije isporuke kupcu, svaki ultrazvučni uređaj pažljivo se testira pod punim opterećenjem. Težimo zadovoljstvu kupaca i naša proizvodnja je strukturirana kako bi ispunila najviše osiguranje kvalitete (npr. ISO certifikat).

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

Batch Volumen Protok Preporučeni uređaji
1 do 500 mL 10 do 200 mL / min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400 mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10 l / min UIP4000hdT
N.a. 10 do 100 l / min UIP16000
N.a. veći grozd UIP16000

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Zatražite dodatne informacije

Molimo koristite obrazac u nastavku kako biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Rado ćemo razgovarati o vašem procesu s vama i ponuditi vam ultrazvučni sustav koji zadovoljava vaše zahtjeve!









Molimo, imajte na umu da je pravila o privatnosti,


Ultrazvučni homogenizatori visokog smicanja koriste se u laboratoriju, klupi, pilotskoj i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.



Književnost / Reference

Činjenice koje vrijedi znati

Fosforen

Fosforen (također crni fosforni nanosheets / nanoflakes) pokazuju visoku pokretljivost od 1000 cm2 V–1 s–1 za uzorak debljine 5 nm s visokim omjerom struje ON /OFF od 105. Kao poluvodič p-tipa, fosforen posjeduje izravni razmak pojasa od 0,3 eV. Nadalje, fosforen ima izravni razmak pojasa koji se povećava do približno 2 eV za monosloj. Ove karakteristike materijala čine crne fosforne nanosheete obećavajućim materijalom za industrijsku primjenu u nanoelektroničkim i nanofotoničkim uređajima, koji pokrivaju cijeli raspon vidljivog spektra. (usp. Passaglia et al., 2018.) Druga potencijalna primjena leži u biomedicinskom primjeni, budući da relativno niska toksičnost čini korištenje crnog fosfora vrlo atraktivnim.
U klasi dvodimenzionalnih materijala, fosforen se često nalazi pored grafena jer, za razliku od grafena, fosforen ima nezero temeljni razmak pojasa koji se može dodatno modulirati naprezanjem i brojem slojeva u snopu.

Borofen

Borofen je kristalni atomski monosloyer bora, odnosno dvodimenzionalni alotrop bora (koji se naziva i bor nanosheet). Njegove jedinstvene fizičke i kemijske karakteristike pretvaraju borofen u vrijedan materijal za brojne industrijske primjene.
Boropheneova iznimna fizikalna i kemijska svojstva uključuju jedinstvene mehaničke, toplinske, elektroničke, optičke i supravodljive aspekte.
To otvara mogućnosti korištenja borofena za primjenu u ionskim baterijama alkalijskih metala, Li-S baterijama, skladištenju vodika, superkapacitoru, smanjenju kisika i evoluciji, kao i elektroreducijskoj reakciji CO2. Posebno velik interes ide u borofen kao anodni materijal za baterije i kao materijal za skladištenje vodika. Zbog visokih teorijskih specifičnih kapaciteta, elektronske vodljivosti i ionske transportne sposobnosti, borofen se kvalificira kao veliki anodni materijal za baterije. Zbog velikog kapaciteta adsorbicije vodika za borofen, nudi veliki potencijal za skladištenje vodika - s kapacitetom strogena preko 15% njegove težine.
Pročitajte više o ultrazvučnoj sintezi i disperziji borofena!


Visoke performanse ultrazvuka! Hielscherov asortiman pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrasonicatora preko klupa-top jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.


Rado ćemo razgovarati o vašem procesu.

Stupimo u kontakt.