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 grafitoxid port vizes KOH-ban 10-es pH-értékkel elegyítjük. A hámláshoz és az azt követő diszperzióhoz a szonda típusú Ultrasonicator UP200St (200W) használt. Ezután a K + -ionok a grafén alapszintjére kapcsolódnak, és öregedési folyamatot indukálnak. Az öregedést forgó bepárlás alatt (2 óra) érjük el. A túlzott K + ionok eltávolítása érdekében a port mossák és centrifugálják különböző időpontokban.
Az így kapott keveréket centrifugáljuk és fagyasztva szárítjuk, így diszpergálódó grafénoxid por kicsapódik.
Vezető GO pép előállítása: A grafén-oxid por dimetil-formamidban (DMF) szonikálással diszpergálható, hogy vezetőképes pépet 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:
- gén-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
Ultrahangos rendszerek a grafén és a grafén-oxid számára
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 nagyon nagy amplitúdójúak. A 200 μm-ig terjedő amplitúdó könnyen működtethető folyamatosan 24/7-es üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén a Hielscher személyre szabott ultrahangos próbákat kínál. Minden ultrahangos processzorunk pontosan beállítható a szükséges folyamatfeltételekhez és könnyen felügyelhető a beépített szoftver segítségével. Ez biztosítja a legnagyobb megbízhatóságot, következetes minőséget és reprodukálható eredményeket. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága nagy igénybevétellel és igényes környezetben lehetővé teszi a 24/7 üzemeltetést. Ez megkönnyíti az ultrahangos kezelést nagyméretű, grafén, grafén-oxid és grafitos anyagok előállítása.
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
Irodalom / References
- Gouvea RA, Konrath Jr LG, Cava S., Carreno NLV, Goncalves MRF (2011): A nanometrikus grafén-oxid szintézise és hatásai az MgAl-ben történő hozzáadása esetén2O4 kerámiai. 10. SPBMat Brazília.
- Kamisan AI, Zainuddin LW, Kamisan AS, Kudin TIT, Hassan OH, Abdul Halim N., Yahya MZA (2016): Glükózoldatban redukált grafénaxid ultrahangos szintézise. Kulcsmérnöki anyagok Kt. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Enichj., Slušná M., Ecorchard P. (2014): A grafén szervetlen analógjainak ultrahangos hámlása. Nanoscale Research Letters 9 (1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Grafén előállítása intenzív kavitációs mező alkalmazásával nyomás alatti ultrahangos reaktorban. Chemistry - A European Journal 18 (44), 2012, 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): Grafén-oxid-polisztirol összetett anyag előállítása. 3. Nemzetközi Környezetvédelmi, Kémiai és Biológiai Konferencia IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts JR, Dreyer DR, Bielawski Ch. W., Ruoff RS (2011): Grafén alapú polimer nanokompozitok. Polymer Vol. 52, 1. szám, 2011. 5-25.
Tudni érdemes
Ultrahang és kavitáció: Hogyan képzik a grafit a grafénaxidra a Sonication alatt
A grafit-oxid (GrO) ultrahangos hámlasztása a nagy nyíróerőre épül akusztikus kavitáció. Az akusztikus kavitáció a váltakozó nagynyomású / alacsony nyomású ciklusok miatt keletkezik, amelyeket az erős ultrahanghullámok folyadékban történő összekapcsolásával hoznak létre. Az alacsony nyomású ciklusok során nagyon kis üregek vagy vákuum buborékok keletkeznek, amelyek az alternáló alacsony nyomású ciklusokon keresztül nőnek. Amikor a vákuumbuborékok olyan méretűek, hogy ne tudják elnyelni több energiát, akkor hevesen összeomlanak egy nagynyomású ciklus alatt. A buborék-implózió kavitációs nyíró erőket és feszültséghullámokat eredményez, extrém hőmérséklet akár 6000K, szélsőséges hűtési arány 1010K / 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.