Vízalapú grafén hámlasztás
Ultrahangos hámlás lehetővé teszi, hogy készítsen néhány réteg grafén használata nélkül kemény oldószerek tiszta vízzel csak. Nagy teljesítményű szonikálás delaminál grafén lapok egy rövid kezelés. Az oldószerek elkerülése a grafén hámlást zöld, fenntartható folyamatba iktatja.
Graféngyártás folyékony fázisú hámlasztás útján
A grafént kereskedelmi forgalomban, úgynevezett folyékony fázisú hámlasztás útján gyártják. A grafén folyékony fázisú hámlasztása mérgező, környezeti szempontból káros és drága oldószerek használatát igényli, amelyeket kémiai előkezelésként vagy mechanikus diszperziós technikával kombinálva használnak. A grafénlemezek mechanikai diszperziója érdekében az ultrahangos technikát rendkívül megbízható, hatékony és biztonságos technikaként hozták létre, hogy kiváló minőségű grafénlemezeket készítsen nagy mennyiségben teljesen ipari szinten. Mivel a kemény oldószerek használatát mindig költségekkel, szennyeződéssel, komplex eltávolítástal és ártalmatlanítással, biztonsági aggályokkal, valamint környezeti terhekkel jár, a nem mérgező és biztonságosabb alternatíva jelentősen előnyös. Grafén hámlasztás vízzel oldószerként és teljesítmény ultrahang mechanikai delaminálás néhány réteg grafén lapok ezért egy nagyon ígéretes technika a zöld grafén gyártás.
Közönséges oldószerek, amelyeket gyakran használnak folyékony fázisként a grafén nanolapok eloszlatására, közé tartozik a Dimetil-szulfoxid (DMSO), az N,N-dimetilformamid (DMF), az N-metil-2-pirrolidon (NMP), a Tetramethylurea (TMU), a Tetrahidrofurán (THF), a propilén-karbonaceton (PC), az etanol és a formamid.
Mint egy már régóta bevált technika grafén hámlás kereskedelmi szinten, hozzákeverésével lehetővé teszi, hogy készítsen kiváló minőségű grafén nagy tisztaságú alacsony költséggel. Mivel ultrahangos grafén hámlasztás lehet teljesen lineáris skálázott bármilyen térfogatú, a termelési hozam kiváló minőségű grafén pelyhek könnyen megvalósítható a tömegtermelés a grafén.
A UIP2000hdT egy 2kW erős ultrahangos diszpergáló a grafén hámlás és diszperzió.
Ultrahangos hámlása grafén vízben
Tyurnina és mtsai. (2020) az amplitúdó és a szonikálás intenzitásának hatását vizsgálta a tiszta víz-grafit oldatokra és az ebből eredő grafén hámlásra. A vizsgálatban hielschert használtak. UP200S (200W, 24kHz). Ultrahangos hámlás vízzel alkalmazták, mint egy lépésben folyamat néhány réteg grafén delamináció. A rövid kezelés 2h elegendő volt ahhoz, hogy készítsen néhány rétegű grafén nyílt csőr szonikálás beállítás.
A nagy sebességű sorozat (a-tól f-ig) a keretek szemléltető sono-mechanikus hámlása grafit pehely vízben az UP200s, egy 24 kHz-es ultrahangos 3 mm-es összehegesztő. A nyilak a hasítás (hámlás) helyét mutatják, a kavitációs buborékok behatolnak a hasítékba.
© Tyurnina és mtsai. 2020 (CC BY-NC-ND 4,0)
Optimalizálása ultrahangos grafén hámlás
A Tyurnina et al. (2020) által használt ultrahangos beállítás könnyen optimalizálható a nagyobb hatékonyság és gyorsabb hámlás érdekében egy zárt ultrahangos reaktor használatával átfolyási módban. Ultrahangos inline kezelés lehetővé teszi a lényegesen egységes ultrahangos kezelés minden grafit nyersanyag: etetés a grafit / víz oldat közvetlenül a zárt tér ultrahangos kavitáció, minden grafit válik egyenletesen sonicated ami a magas hozamú kiváló minőségű grafén pelyhek.
Hielscher Ultrahangos rendszerek lehetővé teszik a pontos ellenőrzése alatt minden fontos feldolgozási paraméterek, mint például az amplitúdó, idő / visszatartás, energiabevitel (Ws / mL), nyomás, és a hőmérséklet. Az optimális ultrahangos paraméterek beállítása a legmagasabb hozamot, minőséget és általános hatékonyságot eredményezi.
Hogyan ultrasonication előmozdítása grafén hámlás
Amikor a nagy teljesítményű ultrahang hullámok vannak párva egy hígtrágya grafit por és víz, vagy bármilyen oldószer, szonomechanikus erők, mint a nagy nyíró, intenzív turbulencia és a magas nyomású és hőmérséklet-különbözetek létre energia-intenzív körülmények között. Ezek az energiaintenzív állapotok az akusztikus kavitáció jelenségének az eredménye. Tudjon meg többet ultrahangos kavitáció itt!
Az elektromos ultrahang elindítja a grafitpor tágulása, mivel folyadékokat nyomnak a grafénrétegek között, amelyekből grafit áll. Az ultrahangos nyíróerők deminálják az egyetlen grafénlemezt, és grafénpehelyként eloszlatják őket az oldatban. A vízben a grafén hosszú távú stabilitásának megszerzéséhez felületaktív anyagokra van szükség.
A grafén hámlás ultrahangos folyadékfázisának mechnizmusa.
Tyurnina et al., 2021.
Nagy teljesítményű ultrahangos grafén hámláshoz
A Hielscher ultrasonicators intelligens funkcióit úgy tervezték, hogy garantálják a megbízható működést, a reprodukálható eredményeket és a felhasználóbarátságot. A működési beállítások könnyen elérhetők és tárcsázhatók intuitív menüvel, amely digitális színes érintőképernyővel és böngésző távirányítóval érhető el. Ezért minden feldolgozási feltételt, mint például a nettó energiát, a teljes energiát, az amplitúdót, az időt, a nyomást és a hőmérsékletet automatikusan rögzítik egy beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi, hogy vizsgálja felül és hasonlítsa össze a korábbi szonikálás fut, és optimalizálja a grafén hámlási folyamat a legnagyobb hatékonyságot.
Hielscher Ultrahangos rendszerek használják világszerte a gyártás kiváló minőségű grafén lemezek és grafén-oxidok. Hielscher ipari ultrasonicators könnyen futtatni nagy amplitúdójú folyamatos működés (24/7/365). Az akár 200μm-es amplitúdók könnyen létrehozhatók standard összehegeszthető (ultrahangos szondák / szarvak és cascatrodesTm). A még nagyobb amplitúdók, testreszabott ultrahangos sonotrodes állnak rendelkezésre. Robusztusságuknak és alacsony karbantartásuknak köszönhetően ultrahangos hámlasztó rendszereinket gyakran nagy teherbírású alkalmazásokhoz és igényes környezetekbe telepítjük.
Hielscher ultrahangos processzorok grafén hámlás már telepítve világszerte kereskedelmi szinten. Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy megvitassák a grafén gyártási folyamat! Tapasztalt munkatársaink örömmel osztanak meg több információt a hámlási folyamatról, az ultrahangos rendszerekről és az árakról!
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!
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.
Irodalom / Referenciák
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin (2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon Vol. 168, 2020. 737-747.
(Available under a Creative Commons Attribution 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. See full terms here.) - Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Štengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
Tudni érdemes
Grafén
Grafén egyrétegű SP2-kötött szénatomos. Grafén egyedülálló anyag jellemzői, mint egy rendkívüli nagy fajlagos felülete (2620 m2g-1), Kiváló mechanikai jellemzők mellett a Young-modulusa 1 tPA és belső szilárdsága 130 GPa, a rendkívül magas elektronikus vezetőképesség (szoba-hőmérsékletű elektron mobilitása 2,5 × 105 cm2 V-1s-1), Nagyon magas hővezető (a fenti 3000 W m K-1), Megnevezni a legfontosabb tulajdonságait. Köszönhetően kiváló anyag tulajdonságait, grafén erősen használt a fejlesztése és gyártása nagy teljesítményű akkumulátorok, üzemanyagcellák, napelemek, szuperkapacitás, hidrogén-tárolók, elektromágneses pajzsok és elektronikus eszközök. Továbbá, grafén beépül sok nanokompozitok és kompozit anyagok, mint erősítő adalékanyagként, például a polimerek, kerámiák és fém mátrixok. Köszönhetően nagy vezetőképességű, grafén fontos eleme a vezetőképes festékek és tinták.
A gyors és biztonságos ultrahangos előállítását hibamentes grafén A nagy mennyiségű, alacsony költségek lehetővé bővítésére alkalmazások grafén, hogy egyre több és több iparágban.
A grafén egy atomos vastagságú szénréteg, amely grafolór egyrétegű vagy 2D szerkezetű (egyrétegű grafén = SLG). A grafén rendkívül nagy fajlagos felülettel és kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik (Young modulus 1 TPa és belső szilárdsága 130 GPa), nagy elektronikai és hővezető képességgel, töltőhordozó mobilitással, áttetszőséggel és gázzal szemben átjárhatatlan. Ezeknek az anyagjellemzőknek köszönhetően a grafént erősítő adalékként használják, hogy a kompozitok erejét, vezetőképességét stb. Adják. A grafén és más anyagok tulajdonságainak kombinálása érdekében a grafént a vegyületbe kell diszpergálni vagy vékony filmrétegként egy hordozóra.
Nagy teljesítményű ultrahangos! Hielscher termékpaletta kiterjed a teljes spektrumot a kompakt labor ultrasonicator több mint pad-top egységek teljes ipari ultrahangos rendszerek.