Ultrahangos boropén szintézis ipari méretekben

A borophene, a bór kétdimenziós nanostrukturált származéka hatékonyan szintetizálható egy egyszerű és alacsony költségű ultrahangos hámláson keresztül. Ultrahangos folyadékfázis hámlás lehet használni, hogy készítsen nagy mennyiségű kiváló minőségű borofén nanolapok. Az ultrahangos hámlási technikát széles körben használják 2D nanoanyagok (pl. grafén) előállítására, és jól ismert a kiváló minőségű nanolapok, a magas hozamok, a gyors és könnyű működés, valamint az általános hatékonyság előnyeiről.

Ultrahangos hámlási módszer a borofén készítményhez

A szonda típusú ultrahangos készülékek a hatékony borofén-hámlás előnyben részesített módszere.Ultrahangos vezérelt folyadék-fázis hámlás széles körben használják, hogy készítsen 2D nanolapok különböző ömlesztett prekurzorok, beleértve grafit (grafén), bór (boropén) többek között. A kémiai hámlási technikával összehasonlítva az ultrahanggal támogatott folyadékfázisú hámlást a 0D és 2D nanostruktúrák, például a bór kvantumpontok (BQD-k) és a bofén előállításának ígéretesebb stratégiájának tekintik. (vö. Wang et al., 2021)
A rendszer balra mutatja az ultrahangos alacsony hőmérsékletű folyadék hámlási folyamat 2D néhány rétegű borofén lapok. (Tanulmány és kép: ©Lin et al., 2021.)

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos reaktor nagyléptékű boropén hámláshoz. A rozsdamentes acél reaktor fel van szerelve egy erős ipari 2000 watt ultrasonicator (20kHz).

Sonochemical reaktor felszerelt egy 2000 wattos ipari ultrahangos processzor UIP2000hdT nagyüzemi borofén hámláshoz.

Esettanulmányok ultrahangos borophene hámlás

A folyadékfázisos eljárásban a teljesítmény ultrahanggal történő hámlást és delaminálást széles körben tanulmányozták és sikeresen alkalmazták borofén és más bórszármazékokra, például bór kvantumpontokra, bór-nitridre vagy magnézium-diboridra.

α-Borophene

A Göktuna és a Taşaltın (2021) által végzett vizsgálatban α borophene könnyű és olcsó ultrahangos hámlással készült. Az ultrahanggal szintetizált borofén nanolapok α bórén kristályos szerkezetet mutatnak.
Protokoll: 100 mg bór mikrorészecskét szonikáltak 100 ml-es DMF-ben 200 W-os (pl. az UP200St S26d14-et használva) 4 órán keresztül nitrogénben (N2) áramlásvezérelt kabin, hogy megakadályozza az oxidáció során ultrahangos folyadék-fázis hámlás folyamat. A hámló bór részecskék oldatát 5000 fordulat / perc és 12 000 fordulat / perc centrifugált 15 percig centrifugáltuk, majd a borofént gondosan összegyűjtöttük és vákuumkörnyezetben 4 órán át 50 ° C-on szárítottuk (vö. Göktuna és Taşaltın, 2021)

A borofén-hámlás lépéseinek feldolgozása ultrahangos delaminálási technikával

Sematikus illusztrációja borofén néhány réteg hámlasztott a szonda ultrahangos asszisztált solvotermmális kezelési folyamat.
Tanulmány és kép: ©Zhang et al., 2020

Néhányrétegű boropén

Zhang et al. (2020) egy aceton solvothermal folyadékfázisú hámlási technikát jelent, amely lehetővé teszi a kiváló minőségű, nagy vízszintes méretű borofén előállítását. Az aceton duzzadó hatását használva a bórpor prekurzort először acetonnal nedvesítették. Ezután a nedvesített bór prekurzort további solvothermally-ban kezelték acetonban 200 ° C-on, majd szonika típusú szonikátorral 225 W-on 4 órán. Végül néhány réteg bórral és 5,05 mm-es vízszintes mérettel rendelkező borofént kaptunk. Az aceton solvothermal-asszisztált folyadékfázisú hámlási technika használható nagy vízszintes méretű és kiváló minőségű bór nanolapok elkészítésére. (vö. Zhang et al., 2020)
Amikor az ultrahanggal hámozott borofén XRD mintázatát összehasonlítják az ömlesztett bór prekurzorral, hasonló XRD minta figyelhető meg. A legtöbb fő diffrakciós csúcs indexelhető a b-rhombohedral bórhoz, ami arra utal, hogy a kristályszerkezet majdnem megmarad a hámlási kezelés előtt és után.

Ultrahanggal hámlott boropén

SEM képek kis felbontású (a) és nagy felbontású (b) borofén néhány réteggel, amelyeket ultrahangos asszisztált solvotermmális hámlással kapunk acetonban
Tanulmány és kép: ©Zhang et al., 2020

A borofén ultrahangos hámlási folyamata megőrzi kristályos szerkezetét.

XRD minták (a) és Raman spektrumok (b) kezeletlen ömlesztett bór és borofén néhány réteg nyert szonda ultrahangos asszisztált solvothermal hámlás.
Tanulmány és kép: ©Zhang et al., 2020

A bór kvantumpontok szonokémiai szintézise

A Hao et al. (2020) sikeresen elkészítette a nagyléptékű és egységes kristályos félvezető bór kvantumpontok (BQD) kitágult bórporból acetonitrilben, egy erősen poláris szerves oldószerben, egy erős szonda típusú ultrasonicator segítségével (pl. UP400St, UIP500hdT vagy UIP1000hdT). A szintetizált bór kvantumpontok 2,46 ±0,4 nm oldalmérettel és 2,81 ±0,5 nm vastagsággal.
Protokoll: A bór kvantumpontok tipikus elkészítéséhez először 30 mg bórport adtak hozzá egy három nyakú lombikba, majd 15 ml acetonitrilt adtak a palackhoz az ultrahangos eljárás előtt. A hámlást 400 W kimeneti teljesítményen végezték (pl. UIP500hdT), 20 kHz-es frekvencia és ultrahangos idő 60 perc. Az oldat ultrahangos kezelés során történő túlmelegedése elkerülése érdekében állandó hőmérsékletre jeges fürdővel vagy laboratóriumi hűtővel történő hűtést alkalmaztak. A kapott oldatot 1500 fordulat / perc sebességgel centrifugáltunk 60 percig. A felülúszó bór kvantum pontok finoman kivont. Minden kísérletet szobahőmérsékleten végeztek. (vö. Hao et al., 2020)
A Wang et al. (2021) tanulmányában a kutató bór kvantum pontok készítését készíti elő ultrahangos folyadékfázisú hámlási technikával is. Monodispersed bór kvantumpontost kaptak keskeny méreteloszlással, kiváló diszpergálással, nagy stabilitással az IPA oldatban és kétfotós fluoreszcenciával.

Ultrahangosan szintetizált bór kvantum pontok.

TEM képek és a megfelelő átmérőjű eloszlása a BQD-ket, amelyek különböző ultrahangos körülmények között készültek. a) A BQD-2 TEM-2 TEM képe 400 W-nál szintetizálva 2 órán át b) A BQD-3 TEM képe 550 W-nál szintetizálva 1 h. c. BQD-3 TEM képe 400 W-nál szintetizálva 4 óra d) Az a) pontból beszerzett kvantumpontok átmérőjének eloszlása. e) A b) pontból beszerzett kvantumpontok átmérőjének eloszlása. f) A c) pontból beszerzhető kvantumpontok átmérőjének eloszlása.
Tanulmány és kép: ©Hao et al., 2020

Magnézium-diborid nanolapok ultrahangos hámlása

A hámlás folyamatát 450 mg magnézium-diborid szuszpenzióval végezték.
(MgB2) por (kb. 100 szembőség / 149 mikron) 150 ml vízben, és 30 percig ultrahangos kezelésnek teszi ki. Az ultrahangos hámlás elvégezhető egy szonda típusú ultrahangos készülékkel, mint például a Uf200 ः t vagy UP400St 30%-os amplitúdójú és 10 mp-es be- és kikapcsolási impulzusok ciklusmódjával. Az ultrahangos hámlás sötét fekete szuszpenziót eredményez. A fekete szín az érintetlen MgB2 por színének tulajdonítható.

Ultrasonicator UP200St (200W) hámlasztó borofén acetonitrilben

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos grafén hámlás vízben

A grafit pehely vízben történő szonomechanikai hámlását szemléltető keretek nagy sebességű sorozata (a-tól f-ig) a UP200S, egy 200W ultrasonicator 3 mm-es sonotrode-val. A nyilak a hasítás (hámlás) helyét mutatják a hasításba behatoló kavitációs buborékokkal.
© Tyurnina et al. 2020

Erőteljes ultrasonicators a Borophene hámlás bármilyen szinten

A Hielscher ultrasonicators távolról vezérelhető a böngésző vezérlésén keresztül. Az ultrahangos paraméterek pontosan nyomon követhetők és beállíthatók a folyamat követelményeihez.Hielscher Ultrasonics tervez, gyárt, és forgalmaz robusztus és megbízható ultrasonicators bármilyen méretben. A kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől az ipari ultrahangos szondákig és reaktorokig a Hielscher ideális ultrahangos rendszerrel rendelkezik a folyamathoz. Az olyan alkalmazásokban szerzett hosszú távú tapasztalattal, mint a nanoanyag szintézis és a diszperzió, jól képzett munkatársaink a legmegfelelőbb beállítást javasolják Önnek az ypour követelményeknek. Hielscher ipari ultrahangos processzorok ismert megbízható munka lovak ipari létesítményekben. Képes szállítani nagyon nagy amplitúdójú, Hielscher ultrasonicators ideális nagy teljesítményű alkalmazások, mint a borofén vagy grafén hámlás, valamint a nanoanyag diszperzió. Az akár 200 μm-es amplitúdók 24/7 működés közben is könnyen kezelhetők. A még magasabb amplitúdókhoz testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre.
Minden berendezést németországi székhelyünkön tervezünk és gyártunk. Az ügyfélnek történő szállítás előtt minden ultrahangos készüléket gondosan tesztelnek teljes terhelés alatt. Törekszünk az ügyfelek elégedettségére, és termelésünk úgy van kialakítva, hogy a legmagasabb minőségbiztosítást (pl. ISO tanúsítást) teljesítse.

Miért Hielscher Ultrasonics?

  • magas hatásfok
  • A legkorszerűbb technológia
  • megbízhatóság & robusztusság
  • tétel & Sorban
  • bármilyen hangerőre
  • intelligens szoftver
  • intelligens funkciók (pl. adatprotokollozás)
  • CIP (helyben tisztítva)

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Kötegelt mennyiség Áramlási sebesség Ajánlott eszközök
1 - 500 ml 10-200 ml / perc UP100H
10-2000 ml 20-400 ml / perc Uf200 ः t, UP400St
0.1-20L 02 - 4 L / perc UIP2000hdT
10-100 liter 2 - 10 l / perc UIP4000hdT
na 10 - 100 l / perc UIP16000
na nagyobb klaszter UIP16000

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy kérjen további információkat ultrahangos processzorok, alkalmazások és az ár. Örömmel megvitatjuk önnel a folyamatot, és olyan ultrahangos rendszert kínálunk Önnek, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos magas nyíró homogenizátorokat használnak laboratóriumi, asztali, kísérleti és ipari feldolgozásban.

Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.



Irodalom / Referenciák

Tudni érdemes

Borophene

A borophene a bór kristályos atomi egyrétegűje, azaz a bór kétdimenziós allotrope -a (más néven bór nanolap). Egyedülálló fizikai és kémiai jellemzői a borofént számos ipari alkalmazás értékes anyagává alakítják.
A Borophene kivételes fizikai és kémiai tulajdonságai közé tartoznak az egyedi mechanikai, termikus, elektronikus, optikai és szupravezető sokoldalúságok.
Ez lehetőséget ad a borofén használatára lúgos fémion akkumulátorok, Li-S akkumulátorok, hidrogéntárolás, szuperkondenzátor, oxigéncsökkentés és -fejlődés, valamint CO2 elektroredukciós reakció alkalmazására. Különösen nagy érdeklődést mutat a borofén, mint az akkumulátorok anód anyaga és hidrogéntároló anyag. A magas elméleti specifikus kapacitások, az elektronikus vezetőképesség és az ionszállítási tulajdonságok miatt a borofén nagy anódanyagnak minősül az akkumulátorok számára. A hidrogén borofénhoz való nagy adszorbációs kapacitásának köszönhetően nagy lehetőségeket kínál a hidrogén tárolására – súlyának több mint 15% -át teszi ki.

Borofén hidrogéntároláshoz

A kétdimenziós (2D) bór alapú anyagok nagy figyelmet kapnak, mint a H2 tároló adathordozók a bór alacsony atomtömege és a felületen lévő lúgos fémek díszítésének stabilitása miatt, ami fokozza a H2-vel való kölcsönhatásokat. A kétdimenziós borofén nanolapok, amelyek könnyen szintetizálhatók ultrahangos folyadékfázisú hámlással, amint azt fentebb leírtuk, jó affinitást mutattak a különböző fémdíszítő atomok iránt, amelyekben fématomok klaszterezése fordulhat elő. Különböző fémdíszek, például Li, Na, Ca és Ti különböző borofén polimorfokon történő felhasználásával lenyűgöző H2 gravimetrikus sűrűséget kaptak 6 és 15 wt % között, meghaladva az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) a 6,5wt% H2 fedélzeti tárolására vonatkozó követelményét. (vö. Habibi és mtsai., 2021)


Nagy teljesítményű ultrahang! A Hielscher termékskálája lefedi a teljes spektrumot a kompakt laboratóriumi ultrasonicatortól a padtetős egységeken át a teljes ipari ultrahangos rendszerekig.

Hielscher Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.