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

MMA_bPn, NVP_bPn i Sty_bPn suspenzije dobiveni su od strane LPE-a u prisutnosti jedinog monomera. U tipičnom postupku, ∼5 mg bP-a, pažljivo zgnječeno u mortu, stavljeno je u epruvetu, a zatim je dodana ponderirana količina MMA, Sty ili NVP. Monomer bP ovjes je ultrazvukom za 90 minuta pomoću Hielscher Ultrasonics homogenizatora UP200St (200W, 26kHz), opremljen sonotrodom S26d2 (promjer vrha: 2 mm). Ultrazvučna amplituda održavana je konstantna na 50% s P = 7 W. U svim slučajevima, ledena kupka korištena je za poboljšano rasipanje topline. Posljednja MMA_bPn, NVP_bPn, a suspenzije Sty_bPn potom su insuflirane s N2 na 15 minuta. Sve suspenzije analizirao je DLS, pokazujući rH vrijednosti vrlo bliske onima DMSO_bPn. Na primjer, MMA_bPn suspenziju (koja ima oko 1% bP sadržaja) karakterizira rH = 512 ± 58 nm.
Dok druge znanstvene studije o fosforenu izvještavaju o vremenu ultrazvukom od nekoliko sati pomoću ultrazvučnog čistača, otapala s visokom točkom ključanja i niske učinkovitosti, istraživački tim Passaglia pokazuju vrlo učinkovit ultrazvučni protokol pilinga pomoću ultrazvučnog ultrasonicatora tipa sonde (tj. UP200St).

Ultrazvučni borofen piling

Za sonication protokole i rezultate ultrazvučnog pilinga borofena, kliknite ovdje!

Ultrazvučni piling maloslojnih silicijevih nanosheeta

SEM slika ultrazvučno piling silicijevog dioksida nanosheets.Nekoliko slojeva pilinga silicijevog dioksida nanosheets (E-SN) pripremljeni su od prirodnog vermikulita (Verm) ultrazvučnim pilingom. Za sintezu pilinga nanosheeta silicijevog dioksida primijenjena je sljedeća metoda pilinga u tekućoj fazi: 40 mg nanosheeta silicijevog dioksida (SN) raspršeno je u apsolutnom etanolu od 40 ml. Nakon toga, smjesa je ultrazvučna za 2 h pomoću Hielschera Ultrazvučni procesor UP200St, opremljen sonotrodom od 7 mm. Amplituda ultrazvučnog vala bila je konstantna na 70%. Nanesena je ledena kupka kako bi se izbjeglo pregrijavanje. Neobjašnjivi SN uklonjeni su 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.