Grafena oksida – Pengelupasan dan Dispersi Ultrasonik
Grafena oksida larut dalam air, amphiphilic, non-beracun, biodegradable dan dapat dengan mudah menyebar ke koloid stabil. Ultrasonik pengelupasan dan dispersi adalah metode yang sangat efisien, cepat dan biaya-efektif untuk mensintesis, membubarkan dan memfungsikan graphene oxide pada skala industri. Dalam pengolahan hilir, ultrasonik penyebar menghasilkan kinerja tinggi Grafena oksida-polimer komposit.
Pengelupasan Ultrasonik Grafena Oksida
Untuk mengendalikan ukuran nanosheets graphene oxide (GO), metode pengelupasan kulit memainkan faktor kunci. Karena parameter prosesnya yang dapat dikontrol dengan tepat, pengelupasan ultrasonik adalah teknik delaminasi yang paling banyak digunakan untuk produksi graphene berkualitas tinggi dan oksida graphene.
Untuk pengelupasan ultrasonik oksida graphene dari berbagai protokol grafit oksida tersedia. Temukan satu contoh di bawah ini:
Serbuk oksida grafit dicampur dalam KOH berair dengan nilai pH 10. Untuk pengelupasan dan dispersi berikutnya, jenis probe Ultrasonikator UP200St (200W) digunakan. Setelah itu, ion K + dilekatkan ke bidang basal graphene untuk menginduksi proses penuaan. Penuaan dicapai pada penguapan rotary (2 jam). Untuk menghilangkan ion K + yang berlebihan, bubuk dicuci dan disentrifugasi berkali-kali.
Campuran yang diperoleh disentrifugasi dan dikeringkan beku, sehingga bubuk oksida graphene yang terdispersi diendapkan.
Persiapan pasta GO yang konduktif: Bubuk oksida graphene dapat didispersikan dalam dimetilformamida (DMF) di bawah sonikasi untuk menghasilkan pasta konduktif. (Han et al, 2014)
Grafena oksida – Pengelupasan kulit (Pic .: Potts et al. 2011)
Ultrasonic Dispersing dari Graphene Oxide
Fungsi Ultrasonik Grafena Oksida
Sonikasi berhasil digunakan untuk menggabungkan graphene oxide (GO) menjadi polimer dan komposit.
Contoh:
- Graphene oksida-TiO2 Komposit mikrosfer
- Komposit oksida polistiren-magnetit-graphene oksida (inti-shell terstruktur)
- Polystyrene mengurangi komposit graphene oxide
- Poliester berlapis nanofiber / graphene oxide (PANI-PS / GO) inti sel komposit
- Polistirena-grafida oksida yang disisipkan
- P-fenilendiamin-4vinilbenzen-polistiren yang dimodifikasi graphene oksida
Sistem ultrasonik untuk pengelupasan partikel graphene oksida
Sistem ultrasonik untuk Graphene dan Graphene Oxide
Hielscher Ultrasonics menawarkan sistem ultrasonik berdaya tinggi untuk pengelupasan, dispersi dan pemrosesan downstream graphene dan graphene oxide. Prosesor ultrasonik yang handal dan reaktor yang canggih memberikan daya yang dibutuhkan, kondisi proses dan kontrol yang tepat, sehingga hasil proses ultrasonik dapat disetel sesuai dengan tujuan proses yang diinginkan.
Salah satu parameter proses yang paling penting adalah amplitudo ultrasonik, yang merupakan ekspansi vibrasi dan kontraksi pada probe ultrasonik. Hielscher's ultrasonik untuk sistem industri Dibangun untuk menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam 24 jam sehari. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, Hielscher menawarkan probe ultrasonik yang disesuaikan. Semua prosesor ultrasonik kami dapat disesuaikan dengan kondisi proses yang diinginkan dan mudah dipantau melalui perangkat lunak built-in. Hal ini memastikan keandalan, kualitas dan hasil reproducible yang tinggi. Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini membuat sonikasi menjadi teknologi produksi yang disukai Persiapan graphene, graphene oxide dan graphitic berskala besar.
Menawarkan berbagai macam produk ultrasonik dan aksesoris (seperti sonotrodes dan reaktor dengan berbagai ukuran dan geometri), kondisi dan faktor reaksi yang paling sesuai (misalnya reagen, masukan energi ultrasonik per volume, tekanan, suhu, laju alir dll.) Dapat Dipilih untuk mendapatkan kualitas tertinggi. Karena reaktor ultrasonik kita dapat ditekan hingga beberapa ratus barg, sonikasi pasta sangat kental dengan 250.000 sentipoise tidak menjadi masalah bagi sistem ultrasonik Hielschers.
Karena faktor-faktor ini, delaminasi / pengelupasan ultrasonik dan pendispersian unggul dengan teknik pencampuran dan milling konvensional.
- kekuatan yang tinggi
- kekuatan shear yang tinggi
- dapat dipakai untuk tekanan yang tinggi
- prngontrolan yang tepat
- skalabilitas yang mulus (linier)
- bisa untuk batch dan kontinu
- Hasil yang dapat digandakan
- handal
- sangat kuat
- Efisiensi energi yang tinggi
Literatur / Referensi
- Gouvea ra., Konrath JR L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Sintesis dari nanometric graphene oksida dan dampaknya ketika ditambahkan di mgal2O4 keramik. 10 SPBMat Brasil.
- 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 Sintesis Mengurangi Graphene Oksida di Glukosa Solusi. Key Teknik Material Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J. M. Adil, Ecorchard P. (2014): USG pengelupasan analog anorganik dari graphene. Nano Research Letters 9 (1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Persiapan Graphene dengan Menggunakan Cavitation Lapangan Intens dalam bertekanan Ultrasonic Reaktor. Kimia - Sebuah European Journal 18 (44), 2012. 14.047-14.054.
- Tolasz J. V. Štengl, Ecorchard P. (2014): Persiapan Material Komposit dari Grafena Oxide-Polystyrene. 3 Konferensi Internasional tentang Lingkungan, Kimia dan Biologi IPCBEE vol.78 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene berbasis nanocomposites polimer. Polimer Vol. 52, Edisi 1, 2011. 5-25.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Ultrasound dan Kavitasi: Bagaimana Grafit dikelupas ke Graphene Oxide di bawah Sonikasi
Ultrasonik pengelupasan grafit oksida (GrO) didasarkan pada gaya shear yang tinggi yang diinduksi oleh kavitasi akustik. Kavitasi akustik muncul karena adanya tekanan tinggi / tekanan rendah yang bergantian, yang dihasilkan oleh kopling gelombang ultrasound kuat dalam cairan. Selama siklus tekanan rendah terjadi void yang sangat kecil atau gelembung vakum, yang tumbuh di atas siklus tekanan rendah bergantian. Ketika gelembung vakum mencapai ukuran di mana mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi, mereka mengalami keruntuhan hebat selama siklus tekanan tinggi. Ledakan gelembung menghasilkan gaya geser kavitasi dan gelombang stres, suhu ekstrim hingga 6000K, laju pendinginan yang ekstrim di atas 1010K / s, tekanan sangat tinggi hingga 2000atm, perbedaan tekanan ekstrim serta jet cair dengan kecepatan 1000km / jam (~ 280m / s).
Kekuatan kuat tersebut mempengaruhi tumpukan grafit, yang dilipat menjadi oksida graphene tunggal atau sedikit, dan nanosheets graphene murni.
Grafena oksida
Graphene oxide (GO) disintesis dengan pengelupasan grafit oksida (GrO). Sementara grafit oksida adalah material 3D yang terdiri dari jutaan lapisan lapisan graphene dengan oksida yang diselingi, graphene oxide adalah graphene mono atau beberapa lapisan yang beroksigen pada kedua sis
Grafena oksida dan graphene berbeda satu sama lain dengan karakteristik sebagai berikut: graphene oxide bersifat polar, sedangkan graphene bersifat nonpolar. Oksida grafena bersifat hidrofilik, sedangkan graphene bersifat hidrofobik.
Ini berarti, graphene oxide dapat larut dalam air, amphiphilic, non-toxic, biodegradable dan membentuk suspensi koloid yang stabil. Permukaan oksida graphene mengandung gugus epoksi, hidroksil, dan karboksil, yang tersedia untuk berinteraksi dengan kation dan anion. Karena struktur hibrida organik dan anorganik yang unik, komposit GO-polimer menawarkan potensi tinggi untuk aplikasi industri manifold. (Tolasz et al., 2014)
Mengurangi Grafena Oksida
Mengurangi graphene oxide (rGO) diproduksi dengan reduksi ultrasonik, kimia atau termal dari graphene oxide. Selama tahap reduksi, sebagian besar fungsi oksigen dari oksida graphene dilepaskan sehingga oksida graphene oksida (rGO) yang dihasilkan memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan graphene murni. Namun, oksida graphene yang dikurangi (rGO) tidak bebas dari cacat dan murni seperti graphene murni.