A Xenes ultrahangos hámlása

A xének 2D monoelement nanoanyagok, amelyek rendkívüli tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a nagyon magas felület, az anizotróp fizikai / kémiai tulajdonságok, beleértve a kiváló elektromos vezetőképességet vagy szakítószilárdságot. Ultrahangos hámlás vagy delaminálás hatékony és megbízható technika előállítására egyrétegű 2D nanolapok réteges prekurzor anyagokból. Ultrahangos hámlás már létre a termelés kiváló minőségű xenes nanolapok ipari méretekben.

Xénes – Egyrétegű nanostruktúrák

Ultrahanggal hámlott boropénA xének monorétegűek (2D), monoelement nanoanyagok, amelyek grafénszerű szerkezettel, rétegen belüli kovalens kötéssel és gyenge van der Waals erőkkel rendelkeznek a rétegek között. A xénes osztályba tartozó anyagok példái a boropén, a szilikén, a germán, a stanén, a foszfor (fekete foszfor), az arzén, a bizmutén, valamint a telluren és az antimon. Egyrétegű 2D szerkezetüknek köszönhetően a xenes nanoanyagokat egy nagyon nagy felület, valamint jobb kémiai és fizikai reaktivitások charcterizálják. Ezek a szerkezeti jellemzők lenyűgöző fotonikus, katalitikus, mágneses és elektronikus tulajdonságokat adnak a xenes nanoanyagoknak, és nagyon érdekessé teszik ezeket a nanostruktúrákat számos ipari alkalmazáshoz. A bal oldali képen sem képeket mutatnak ultrahanggal hámlasztott borophene-ről.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos reaktor 2D nanolapok, például xének (pl. boropén, sziliceén, germén, stanén, foszfor (fekete foszfor), arzén, bizmut, valamint telluren és antimonén ipari hámlására.

Reaktorral 2000 wattos ultrasonicator UIP2000hdT xenes nanolapok nagyarányú hámlásához.

Xenes nanoanyagok gyártása ultrahangos delaminálással

Réteges nanoanyagok folyékony hámlása: Az egyrétegű 2D nanolapok szervetlen anyagokból készülnek réteges szerkezetekkel (pl. grafit), amelyek lazán egymásra rakott gazdarétegekből állnak, amelyek rétegről rétegre történő galériabővítést vagy duzzanatot jelenítenek meg bizonyos ionok és/vagy oldószerek interkalációján. A hámlás, amelyben a réteges fázis nanolapokká hasad, jellemzően a duzzanatot kíséri a rétegek közötti gyorsan gyengülő elektrosztatikus vonzások miatt, amelyek az egyes 2D rétegek vagy lapok kolloid diszperzióit eredményeznek. (vö. Geng et al, 2013) Általánosságban elmondható, hogy a duzzanat megkönnyíti a hámlást ultrahangos kezeléssel, és negatív töltésű nanolapokhoz vezet. Kémiai előkezelés is megkönnyíti a hámlás útján szonikálás oldószerek. Például a funkcionalizálás lehetővé teszi a réteges kettős hidroxidok (LDH- k) hámlását az alkoholokban. (vö. Nicolosi és mtsai., 2013)
Ultrahangos hámlás / delaminálás a réteges anyag van kitéve erős ultrahangos hullámok oldószerben. Amikor az energia-sűrű ultrahang hullámok csatlakozik egy folyadék vagy hígtrágya, akusztikus más néven ultrahangos kavitáció fordul elő. Az ultrahangos kavitációt a vákuumbuborékok összeomlása jellemzi. Az ultrahang hullámok áthaladnak a folyadékon, és váltakozó alacsony nyomású / nagynyomású ciklusokat generálnak. A perc vákuumbuborékok alacsony nyomású (rarefaction) ciklus során keletkeznek, és különböző alacsony nyomású / magas nyomású ciklusokon keresztül nőnek. Amikor egy kavitációs buborék eléri azt a pontot, ahol nem képes további energiát elnyelni, a buborék hevesen összeomlik, és helyileg nagyon energia-sűrű körülményeket teremt. A kavitációs forró pontot nagyon magas nyomások és hőmérsékletek, megfelelő nyomások és hőmérsékletkülönbségek, nagy sebességű folyékony fúvókák és nyíróerők határozzák meg. Ezek a szonomechanikus és szonokémiai erők az oldószert a halmozott rétegek és a feldarabolt réteges részecskék és kristályszerkezetek közé tolják, ezáltal hámlasztott nanolapokat hoznak létre. Az alábbi képsorozat ultrahangos kavitációval mutatja be a hámlási folyamatot.

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 kavitációs buborékokkal, amelyek behatolnak a hasításba.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

A modellezés kimutatta, hogy ha az oldószer felületi energiája hasonló a réteges anyagéhoz, akkor a hámlott és újraagált állapotok közötti energiakülönbség nagyon kicsi lesz, eltávolítva az újraaggregáció hajtóerejét. Az alternatív keverési és nyírási módszerekhez képest az ultrahangos keverők hatékonyabb energiaforrást biztosítottak a hámláshoz, ami a TaS ion interkalációval segített hámlásának demonstrációjához vezetett.2Nbs2, és MoS2, valamint a réteges oxidok. (vö. Nicolosi és mtsai., 2013)

Ultrasonication egy rendkívül hatékony és megbízható eszköz a folyékony hámlás nanolapok, mint a grafén és xenes.

TEM képek ultrahanggal folyékony hámlasztott nanolapokról: (A) Az N-metil-pirroldon oldószerben történő szonikálással hámlasztott grafén nanolap. (B) H-BN nanolap, amelyet az izopropanol oldószerben szonikálással hámlasztanak. (C) Vizes felületaktív anyagoldatban szonikálással hámlasztott MoS2 nanolap.
(Tanulmány és képek: ©Nicolosi et al., 2013)

Ultrahangos folyadék-hámlási protokollok

Ultrahangos hámlás és delaminálása xenes és más monoréteg nanoanyagok már széles körben tanulmányozták a kutatásban, és sikeresen át az ipari termelési szakaszban. Az alábbiakban bemutatjuk a kiválasztott hámlási protokollokat szonikálással.

A foszfor nanopelyhek ultrahangos hámlása

A foszfor (más néven fekete foszfor, BP) egy 2D rétegű, monoelement anyag, amely foszforatomokból képződik.
A Passaglia és mtsai. (2018) kutatásában a foszfor − metil-metakrilát stabil szuszpenziójának előkészítését bizonyítják a bP szonikálással támogatott folyadékfázisú hámlásával (LPE) MMA jelenlétében, majd radikális polimerizációval. A metil-metakrilát (MMA) folyékony monomer.

Protokoll ultrahangos folyékony hámlasztása foszfor

MMA_bPn, NVP_bPn és Sty_bPn szuszpenziókat LPE nyert egyetlen monomer jelenlétében. Egy tipikus eljárás során ∼5 mg bP-t, amelyet habarcsban óvatosan összetörtek, kémcsőbe helyeztek, majd súlyozott mennyiségű MMA-t, Sty-t vagy NVP-t adtak hozzá. A monomer bP szuszpenziót 90 percig ultrahanggal kezeltük egy Hielscher ultrahangos homogenizátor UP200St (200W, 26kHz), felszerelt sonotrode S26d2 (csúcsátmérő: 2 mm). Az ultrahangos amplitúdót 50% -on állandó értéken tartottuk, P = 7 W-tal. Minden esetben jeges fürdőt használtak a jobb hőelvezetés érdekében. Az utolsó MMA_bPn, NVP_bPn és Sty_bPn felfüggesztéseket ezután N2-vel fújták be 15 percig. Az összes szuszpenziót DLS-sel elemeztük, és az rH értékeket nagyon közel mutattuk a DMSO_bPn-hez. Például a MMA_bPn szuszpenziót (amelynek körülbelül 1% bP-tartalma van) rH = 512 ± 58 nm jellemezte.
Míg a foszforén más tudományos tanulmányai több órás ultrahangos tisztítóval, magas forráspontú oldószerekkel és alacsony hatékonysággal számolnak be, a Passaglia kutatócsoportja rendkívül hatékony ultrahangos hámlasztási protokollt mutat be szonda típusú ultrahangos készülékkel (nevezetesen a Hielscher ultrahangos modell UP200St).

Egyrétegű nanolemezek ultrahangos hámlasztása

A borofén és ruténium-oxid nanolemezek részletesebb részleteinek és hámlasztási protokolljainak elolvasásához kövesse az alábbi linkeket:
Borofén: A szonikálás protokollok és eredmények ultrahangos borophen hámlás, kérjük, kattintson ide!
RuO2: Az ultrahangos ruténium-oxid nanolemez hámlás ultrahangos protokolljaiért és eredményeiért kattintson ide!

Ultrahangos hámlás a kevésrétegű szilícium-dioxid nanolapok

SEM kép ultrahanggal hámlasztott szilícium-dioxid nanolapok.A kevés rétegű hámlasztott szilícium-dioxid nanolemezeket természetes vermikulitból (Verm) készítették ultrahangos hámlasztással. A hámlasztott szilícium-dioxid nanolemezek szintéziséhez a következő folyadékfázisú hámlasztási módszert alkalmaztuk: 40 mg szilícium-dioxid nanolemezeket diszpergáltunk 40 ml abszolút etanolban. Ezt követően az elegyet ultrahanggal ultrahangosítottuk 2 órán át egy Hielscher ultrahangos processzorral UP200St, amely 7 mm-es sonotrode-val van felszerelve. Az ultrahanghullám amplitúdóját 70% -on állandó értéken tartottuk. A túlmelegedés elkerülése érdekében jégfürdőt alkalmaztunk. A hámlasztatlan SN-t centrifugálással távolítottuk el 1000 fordulat / perc sebességgel 10 percig. Végül a terméket dekantáltuk és szobahőmérsékleten, vákuumban egy éjszakán át szárítottuk. (vö. Guo et al., 2022)

Ultrahangos hámlás 2D monolayer nanolapok, mint a xenes (pl. foszfor, borophene, stb) hatékonyan történik szonda típusú szonikáció.

Ultrahangos hámlás monoréteg nanolapok a ultrasonicator UP400St.


Ultrahangos folyékony hámlás egyrétegű nanolapok.

Ultrahangos folyékony hámlás nagyon hatékony a termelés xenes nanolapok. A képen az 1000 wattos UIP1000hdT.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Nagy teljesítményű ultrahang szondák és reaktorok xenes nanolapok hámlásához

Hielscher Ultrasonics tervez, gyárt, és forgalmazza robusztus és megbízható ultrasonicators bármilyen méretben. A kompakt laboratóriumi ultrahangos eszközöktől az ipari ultrahangos szondákig és reaktorokig a Hielscher ideális ultrahangos rendszerrel rendelkezik az Ön folyamatához. Az olyan alkalmazásokban szerzett hosszú távú tapasztalattal, mint a nanoanyag szintézis és a diszperzió, jól képzett munkatársaink az Ön igényeinek leginkább megfelelő beállítást ajánlják Önnek. Hielscher ipari ultrahangos processzorok ismert megbízható munka lovak ipari létesítményekben. Képes szállítani nagyon nagy amplitúdó, Hielscher ultrasonicators ideális nagy teljesítményű alkalmazások, mint például a szintézise xenes és más 2D monolayer nanoanyagok, mint a boropén, foszfor vagy grafén, valamint a megbízható diszperzió ezek a nanostruktúrák.
Rendkívül erős ultrahang: Hielscher Ultrasonics’ ipari ultrahangos processzorok szállít nagyon nagy amplitúdójú. Az akár 200 μm-es amplitúdók a hét minden szélességében könnyen működtethetők. Még nagyobb amplitúdójú, személyre szabott ultrahangos összehegeszthetősége állnak rendelkezésre.
Legjobb minőség – Németországban tervezve és gyártva: 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.

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

Foszforén

A foszfor (fekete foszfor nanolapok / nanopelyhek) nagy mobilitást mutat 1000 cm2 V–1 s–1-1 a vastagságú mintához, 5 nm vastagságú mintához, nagy áramú ON/OFF arányban 105. P-típusú félvezetőként a foszfor közvetlen sávkülönbsége 0,3 eV. Ezenkívül a foszfor közvetlen sávkülönbséggel rendelkezik, amely a monoréteg esetében körülbelül 2 eV-ra nő. Ezek az anyagjellemzők teszik a fekete foszfor nanolapokat ígéretes anyaggá a nanoelektronikai és nanofotonikus eszközök ipari alkalmazásaihoz, amelyek a látható spektrum teljes skáláját lefedik. (vö. Passaglia et al., 2018) Egy másik lehetséges alkalmazás a biomedicina alkalmazásokban rejlik, mivel a viszonylag alacsony toxicitás rendkívül vonzóvá teszi a fekete foszfor felhasználását.
A kétdimenziós anyagok osztályában a foszfor gyakran a grafén mellett helyezkedik el, mert a grafénnal ellentétben a foszfornak nem nulla alapvető sávkülönbsége van, amelyet feszültséggel és a veremrétegek számával is modulálhat.

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.
Tudjon meg többet a boropén ultrahangos szintéziséről és diszperziójáról!


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.


Örömmel megvitassuk a folyamatot.

Lépjünk kapcsolatba.