Grafén Oxide – Ultrahangos Radírozás és diszperziós
A grafén-oxid vízben oldódó, amphiphilikus, nem mérgező, biológiailag lebontható, és könnyen diszpergálható a stabil kollegák között. Ultrahangos hámlás és diszperziós egy nagyon hatékony, gyors és költséghatékony módszer a szintetizálása, diszpergálására és functionalize grafén-oxid ipari méretű. A későbbi feldolgozás, ultrahangos diszpergálóanyagok előállításához nagy teljesítményű grafén oxid-polimer kompozitok.
Grafén-oxid ultrahangos hámlása
A grafén-oxid (GO) nanosűrűk méretének szabályozásához kulcsfontosságú a hámlasztási módszer. Precízen szabályozható folyamatparaméterei miatt az ultrahangos hámlás a legszélesebb körben alkalmazott delaminációs technika a kiváló minőségű grafén és grafénoxid előállításához.
A grafit-oxid grafit-oxid ultrahangos hámlásától különböző protokollok állnak rendelkezésre. Találjon meg egy példa szerinti leírást:
A grafit-oxid port vizes KOH-ban keverjük össze 10-es pH-értékkel. A hámláshoz és az azt követő diszperzióhoz a szonda típusú ultrahangos készüléket használjuk UP200St (200W). Ezután K+ ionok kapcsolódnak a grafén bazális síkjához, hogy öregedési folyamatot indukáljanak. Az öregedést rotációs párologtatással (2 óra) érik el. A felesleges K+ ionok eltávolítása érdekében a port többször mossuk és centrifugáljuk.
Az így kapott keveréket centrifugáljuk és fagyasztva szárítjuk, így diszpergálódó grafénoxid por kicsapódik.
Vezetőképes grafén-oxid paszta elkészítése: A grafén-oxid por dimetil-formamidban (DMF) diszpergálható szonikálás alatt, hogy vezetőképes pasztát állítson elő. (Han et al.2014)
Grafén Oxide – Hámlás (Pic .: Potts et al., 2011)
Grafén-oxid ultrahangos diszpergálása
Grafén-oxid ultrahangos funkcionalizálása
A sonifikációt sikerrel alkalmazzák a grafénoxid (GO) polimerekbe és kompozitokba való beépítésére.
Példák:
- grafén-oxid-TiO2 mikroszféra kompozit
- polisztirol-magnetit-grafén-oxid kompozit (maghéjszerkezetű)
- polisztirol redukált grafénoxid kompozitok
- polianilin nanofiber bevonatú polisztirol / grafénoxid (PANI-PS / GO) maghéj kompozit
- polisztirol-interkalált grafénoxid
- p-fenilén-diamin-4-vinil-benzol-polisztirol módosított grafénoxid
Ultrahangos rendszer a grafén-oxid hámláshoz
Sonicators grafén és grafén-oxid feldolgozásához
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos rendszereket kínál a grafén és a grafén-oxid hámlásához, diszperziójához és továbbfeldolgozásához. Megbízható ultrahangos processzorok és kifinomult reaktorok biztosítják a szükséges teljesítményt, a feldolgozási körülményeket, mint a pontos vezérlést, így az ultrahangos folyamat eredményei pontosan a kívánt folyamatcélokhoz illeszthetők.
Az egyik legfontosabb folyamatparaméter az ultrahang-amplitúdó, amely az ultrahangos szondával szembeni vibrációs terjeszkedés és összehúzódás. Hielscher a ipari ultrahangos berendezések úgy vannak kialakítva, hogy nagyon nagy amplitúdókat biztosítsanak. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén a Hielscher testreszabott ultrahangos szondákat kínál. Minden ultrahangos processzorunk pontosan beállítható a szükséges folyamatfeltételekhez, és könnyen felügyelhető a beépített szoftveren keresztül. Ez biztosítja a legnagyobb megbízhatóságot, állandó minőséget és reprodukálható eredményeket. A Hielscher szonikátorok robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működését nagy teherbírású és igényes környezetben. Ez teszi az ultrahangos kezelést az előnyben részesített gyártási technológiává a grafén, grafén-oxid és grafit anyagok nagyszabású előállításához.
Az ultrahangos készülékek széles választékát kínálja (például különböző méretű és geometriájú szonotrodák és reaktorok), a legmegfelelőbb reakciókörülmények és tényezők (pl. Reagensek, ultrahangos energiamennyiség térfogat, nyomás, hőmérséklet, áramlási sebesség stb.) a legmagasabb színvonal elérése érdekében. Mivel az ultrahangos reaktoraink akár több száz barg nyomáson is nyomás alá helyezhetők, a nagy viszkozitású paszták 250000 centipoise ultrahangos kezelésére Hielschers ultrahangos rendszereknél nem jelent problémát.
Ezeknek a tényezőknek köszönhetően az ultrahangos delamináció / hámlás és diszpergálás kiválóan alkalmas a hagyományos keverési és marási technikákra.
- nagy teljesítményű
- nagy nyíróerő
- nagy nyomást alkalmaznak
- pontos ellenőrzés
- zökkenőmentes skálázhatóság (lineáris)
- szakaszos és folyamatos
- reprodukálható eredményeket
- megbízhatóság
- robusztusság
- magas energiahatékonyság
Ha többet szeretne megtudni az ultrahangos grafén szintézisről, diszperzióról és funkcionalizálásról, kérjük, kattintson ide:
- Grafén gyártás
- Grafén nanovérlemezkék
- Vízalapú grafén hámlasztás
- vízben diszpergálható grafén
- Grafén Oxide
- Xénes
Tudni érdemes
Ultrahang és kavitáció: Hogyan képzik a grafit a grafénaxidra a Sonication alatt
A grafit-oxid (GrO) ultrahangos hámlasztása az akusztikus kavitáció által kiváltott nagy nyíróerőn alapul. Az akusztikus kavitáció a váltakozó nagynyomású / alacsony nyomású ciklusok miatt keletkezik, amelyeket az erős ultrahanghullámok folyadékban történő összekapcsolása generál. Az alacsony nyomású ciklusok során nagyon kis üregek vagy vákuumbuborékok fordulnak elő, amelyek a váltakozó alacsony nyomású ciklusok felett nőnek. Amikor a vákuumbuborékok olyan méretet érnek el, hogy nem tudnak több energiát elnyelni, hevesen összeomlanak egy nagynyomású ciklus során. A buborék implózió kavitációs nyíróerőket és feszültséghullámokat, akár 6000 K szélsőséges hőmérsékletet, 10 feletti extrém hűtési sebességet eredményez10K / s, nagyon nagy nyomás 2000 m-ig, extrém nyomáskülönbségek, valamint folyékony fúvókák akár 1000km / h (~ 280m / s).
Ezek az intenzív erők befolyásolják a grafit-halmozódásokat, amelyek egy vagy néhány rétegű grafén-oxidra és az eredeti gra-nén nanoprofilokra vannak határolva.
Grafén Oxide
A grafit-oxidot (GO) a grafit-oxid (GrO) hámozásával állítják elő. Míg a grafit-oxid egy olyan 3D anyag, amely több gramm rétegből áll, interferált oxigénnel, a grafén-oxid egy mono- vagy kevésrétegű grafén, amely mindkét oldalán oxigenizált.
A grafén-oxid és a grafén a következő jellemzőkben különböznek egymástól: a grafén-oxid poláris, míg a grafén nem poláros. A grafén-oxid hidrofil, míg a grafén hidrofób.
Ez azt jelenti, hogy a grafén-oxid vízben oldható, amfifil, nem toxikus, biológiailag lebontható és stabil kolloid szuszpenziókat képez. A grafén-oxid felülete epoxi-, hidroxil- és karboxilcsoportokat tartalmaz, amelyek rendelkezésre állnak a kationok és anionok kölcsönhatására. Az egyedülálló szerves-szervetlen hibrid szerkezete és kivételes tulajdonságai miatt a GO-polimer kompozitok nagy potenciállal rendelkeznek sokoldalú ipari alkalmazásokhoz. (Tolasz és munkatársai, 2014)
Redukált grafénaxid
A redukált grafénoxidot (rGO) a grafénoxid ultrahangos, kémiai vagy hőtani redukciójával állítják elő. A redukciós lépés során a grafén-oxid oxigén-funkcióit eltávolítjuk úgy, hogy az így kapott redukált grafénoxid (rGO) nagyon hasonló tulajdonságokkal bír az eredeti grafénhez képest. Azonban a redukált grafénoxid (rGO) nem hibamentes és tiszta, mint tiszta grafén.
Irodalom / References
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., Hassan O.H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. 3rd International Conference on Environment, Chemistry and Biology IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.