Lembaran Nano Ruthenium Oksida melalui Pengelupasan Ultrasonik

Lembaran nano monolayer rutenium oksida dapat diproduksi secara efisien menggunakan ultrasonikasi tipe probe. Keuntungan utama dari pengelupasan nanosheet ultrasonik adalah efisiensi proses, hasil tinggi, perawatan singkat dan pengoperasian yang mudah dan aman. Karena efisiensinya yang tinggi dan kualitas unggul dari lembaran nano yang diproduksi, ultrasonikasi digunakan untuk produksi industri banyak lembaran nano termasuk graphene dan borophene.

Pengelupasan Ultrasonik Nanosheet Ruthenium Oxide

Lembaran nano rutenium oksida (RuO2, juga dikenal sebagai ruthenate) menawarkan sifat unik seperti konduktivitas tinggi, resistivitas rendah, stabilitas tinggi, fungsi kerja tinggi dan kerentanan yang baik terhadap etsa kering. Hal ini menjadikan rutenium oksida bahan yang baik untuk elektroda dalam perangkat memori dan transistor.

Gambar SEM dari lembaran nano RuO2 yang terkelupas menggunakan a) 1 menit dan b) 7 menit ultrasonikasi.(studi dan gambar: ©Kim et al., 2021)

Studi Kasus: Pengelupasan RuO2 yang Sangat Efisien menggunakan Ultrasonicator Tipe Probe

Kim et al. (2021) menunjukkan dalam penelitian mereka peningkatan yang signifikan dalam pengelupasan lembaran nano monolayer ruthenium oksida. Peneliti menciptakan hasil tinggi dari lembaran oksida logam RuO2 tipis menggunakan ultrasonikasi. Proses interkalasi konvensional melalui reaksi pertukaran ion lambat dan hanya menghasilkan lembaran nano dua dimensi (2D) dalam jumlah terbatas karena ukuran molekul dan energi kimia yang diperlukan untuk reaksi. Untuk membuat proses lebih cepat dan meningkatkan jumlah lembaran nano rutenium oksida yang dihasilkan, mereka mengintensifkan proses pengelupasan dengan menerapkan energi ultrasound ke larutan RuO2 oksida. Mereka menemukan bahwa setelah hanya 15 menit ultrasonikasi, jumlah lembaran meningkat lebih dari 50%, secara bersamaan ukuran lateral lembaran menurun. Perhitungan teori fungsional kepadatan menunjukkan bahwa energi aktivasi pengelupasan dikurangi secara signifikan dengan membagi lapisan RuO2 menjadi ukuran lateral yang kecil. Pengurangan ukuran ini terjadi karena sonikasi membantu memecah lapisan oksida logam dengan lebih mudah. Penelitian ini menggarisbawahi bahwa menggunakan ultrasound adalah cara yang baik dan mudah untuk membuat lembaran nano monolayer ruthenium oksida. Ini menunjukkan bahwa proses pertukaran ion yang didukung ultrasonik menawarkan pendekatan yang mudah dan efisien untuk membuat lembaran nano oksida logam 2D. Sempurna pengelupasan ultarsonik menjelaskan mengapa pengelupasan dan delaminasi ultrasonik banyak digunakan sebagai teknik produksi untuk nanomaterial 2D, juga dikenal sebagai xen, termasuk graphene dan borophene.

Pengelupasan ultrasonik mempromosikan produksi lembaran nano rutenium oksida 2D yang sangat efisien dan dipercepat dalam skala besar(studi dan gambar: ©Kim et al., 2021).

Protokol untuk Pengelupasan Ruthenium Oksida yang Dibantu Ultrasonik

Protokol berikut adalah instruksi langkah demi langkah untuk mensintesis lembaran nano RuO2 menggunakan proses reaksi pertukaran ion yang didukung secara ultrasonik seperti yang dijelaskan oleh Kim et al. (2021).
 

1. Siapkan larutan RuO2 dan interkalan dengan melarutkannya dalam pelarut (2-propanol) dan aduk hingga 3 hari.
2. Terapkan energi ultrasound menggunakan ultrasonicator tipe probe (misalnya, ultrasonicator tipe probe UP1000hdT (1000W, 20kHz) dengan sonotrode BS4d22) ke larutan selama 15 menit untuk meningkatkan hasil lembaran nano RuO2 lebih dari 50% dan untuk membagi lapisan RuO2 menjadi ukuran lateral kecil yang seragam.
3. Gunakan perhitungan teori fungsional kepadatan untuk mengonfirmasi energi aktivasi pengelupasan berkurang secara signifikan.
4. Kumpulkan lembaran nano RuO2 yang dihasilkan, yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.

 
Kesederhanaan protokol ini untuk pengelupasan ultrasonik lembaran nano RuO2 menggarisbawahi manfaat produksi lembaran nano ultrasonik. Sonikasi adalah teknik yang sangat efisien untuk menghasilkan lembaran nano RuO2 monolayer berkualitas tinggi dengan ketebalan sekitar 1 nm. Protokol ini juga ditemukan dapat diskalakan dan dapat direproduksi, sehingga cocok untuk produksi lembaran nano RuO2 skala besar untuk berbagai aplikasi dalam elektronik, katalisis, dan penyimpanan energi.

Urutan bingkai berkecepatan tinggi (dari a hingga f) yang menggambarkan pengelupasan sono-mekanis serpihan grafit di dalam air menggunakan UP200S, ultrasonicator 200W dengan sonotrode 3 mm. Panah menunjukkan tempat pemisahan (pengelupasan kulit) dengan gelembung kavitasi menembus belah.(studi dan gambar: © Tyurnina et al. 2020

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Pengelupasan RuO2

Untuk produksi lembaran nano rutenium oksida berkualitas tinggi dan xen lainnya, diperlukan peralatan ultrasonik berkinerja tinggi yang andal. Parameter penting amplitudo, tekanan, dan suhu, yang sangat penting untuk reproduktifitas dan produk yang konsisten. Prosesor Hielscher Ultrasonics adalah sistem yang kuat dan dapat dikontrol dengan tepat, yang memungkinkan pengaturan parameter proses yang tepat dan output ultrasound berdaya tinggi yang berkelanjutan. Ultrasonicator industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Pelanggan kami puas dengan kekokohan dan keandalan yang luar biasa dari sistem Hielscher Ultrasonics. Pemasangan di bidang aplikasi tugas berat (misalnya, pemrosesan nanomaterial skala besar), lingkungan yang menuntut, dan operasi 24/7 memastikan pemrosesan yang efisien dan ekonomis. Intensifikasi proses ultrasonik mengurangi waktu pemrosesan dan mencapai hasil yang lebih baik, yaitu kualitas lebih tinggi, hasil yang lebih tinggi, produk inovatif.

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonicators Hielscher terkenal dengan kualitas dan standar desainnya yang tertinggi. Ketahanan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan integrasi ultrasonicator kami ke dalam fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut mudah ditangani oleh ultrasonicator Hielscher.

Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: