Pengelupasan Ultrasonik Xenes

Xene adalah nanomaterial monoelemental 2D dengan sifat luar biasa seperti luas permukaan yang sangat tinggi, sifat fisik / kimia anisotropik termasuk konduktivitas listrik superior atau kekuatan tarik. Pengelupasan ultrasonik atau delaminasi adalah teknik yang efisien dan dapat diandalkan untuk menghasilkan nanosheet 2D lapisan tunggal dari bahan prekursor berlapis. Pengelupasan ultrasonik sudah ditetapkan untuk produksi nanosheet xenes berkualitas tinggi pada skala industri.

Xenes – Struktur Nano Monolayer

Ultrasonically exfoliated boropheneXenes adalah monolayer (2D), nanomaterial monoelemental, yang menampilkan struktur seperti graphene, ikatan kovalen intra-layer, dan gaya van der Waals yang lemah di antara lapisan. Contoh untuk bahan, yang merupakan bagian dari kelas xenes adalah borophene, silicene, germanene, stanene, phosphorene (fosfor hitam), arsenene, bismuthene, dan tellurene dan antimonene. Karena struktur 2D lapisan tunggal mereka, nanomaterial xenes di charcterized oleh permukaan yang sangat besar serta peningkatan reaktivasi kimia dan fisik. Karakteristik struktural ini memberikan xenes nanomaterials sifat fotonik, katalitik, magnetik, dan elektronik yang mengesankan dan membuat struktur nano ini sangat menarik untuk berbagai aplikasi industri. Gambar yang tersisa menunjukkan gambar SEM dari borophene ultrasonically terkelupas.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Reaktor ultrasonik untuk pengelupasan industri nanosheet 2D seperti xenes (misalnya borophene, silicene, germanene, stanene, phosphorene (fosfor hitam), arsenene, bismuthene, dan tellurene dan antimonene).

Reaktor dengan Ultrasonicator 2000 watt UIP2000hdT untuk pengelupasan skala besar nanosheet xenes.

Produksi Nanomaterial Xenes menggunakan Ultrasonic Delamination

Pengelupasan Cair Nanomaterial Berlapis: Nanosheet 2D layer tunggal diproduksi dari bahan anorganik dengan struktur berlapis (misalnya, grafit) yang terdiri dari lapisan host yang ditumpuk longgar yang menampilkan ekspansi galeri layer-to-layer atau pembengkakan pada interkalasi ion dan / atau pelarut tertentu. Pengelupasan kulit, di mana fase berlapis dibelah menjadi nanosheets, biasanya menyertai pembengkakan karena tarikan elektrostatik yang melemah dengan cepat antara lapisan yang menghasilkan dispersi koloid dari lapisan atau lembaran 2D individu. (lih. Geng et al, 2013) Secara umum diketahui bahwa pembengkakan memfasilitasi pengelupasan melalui ultrasonikasi dan menghasilkan nanosheet bermuatan negatif. Pretreatment kimia juga memfasilitasi pengelupasan dengan cara sonikasi dalam pelarut. Misalnya, fungsionalisasi memungkinkan pengelupasan hidroksida ganda berlapis (LDH) dalam alkohol. (lih. Nicolosi et al., 2013)
Untuk pengelupasan ultrasonik / delaminasi bahan berlapis terkena gelombang ultrasonik yang kuat dalam pelarut. Ketika gelombang ultrasound padat energi digabungkan menjadi cairan atau bubur, akustik alias kavitasi ultrasonik terjadi. Kavitasi ultrasonik ditandai dengan runtuhnya gelembung vakum. Gelombang ultrasound bergerak melalui cairan dan menghasilkan siklus tekanan rendah / tekanan tinggi yang bergantian. Gelembung vakum menit muncul selama siklus tekanan rendah (rarefaction) dan tumbuh selama berbagai siklus tekanan rendah / tekanan tinggi. Ketika gelembung kavitasi mencapai titik di mana ia tidak dapat menyerap energi lebih lanjut, gelembung meledak dengan keras dan menciptakan kondisi yang sangat padat energi secara lokal. Titik panas kavitasi ditentukan oleh tekanan dan suhu yang sangat tinggi, tekanan dan perbedaan suhu masing-masing, jet cair berkecepatan tinggi, dan gaya geser. Gaya sonomechanical dan sonochemical ini mendorong pelarut antara lapisan bertumpuk dan memecah struktur partikulat berlapis dan kristal sehingga menghasilkan nanosheet yang terkelupas. Urutan gambar di bawah ini menunjukkan proses pengelupasan dengan kavitasi ultrasonik.

Pengelupasan graphene ultrasonik dalam air

Urutan berkecepatan tinggi (dari a hingga f) bingkai yang menggambarkan pengelupasan sono-mekanis serpihan grafit dalam air menggunakan UP200S, ultrasonicator 200W dengan sonotrode 3 mm. Panah menunjukkan tempat pemisahan (pengelupasan kulit) dengan gelembung kavitasi menembus perpecahan.
© Tyurnina dkk. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Pemodelan telah menunjukkan bahwa jika energi permukaan pelarut mirip dengan bahan berlapis, perbedaan energi antara keadaan terkelupas dan reaggregated akan sangat kecil, menghilangkan kekuatan pendorong untuk agregasi ulang. Bila dibandingkan dengan metode pengadukan dan geser alternatif, agitator ultrasonik menyediakan sumber energi yang lebih efektif untuk pengelupasan kulit, yang mengarah ke demonstrasi pengelupasan tas yang dibantu interkalasi ion.2Nbs2, dan MoS2, serta oksida berlapis. (lih. Nicolosi et al., 2013)

Ultrasonication adalah alat yang sangat efisien dan dapat diandalkan untuk pengelupasan cairan nanosheets seperti graphene dan xenes.

Gambar TEM dari nanosheet terkelupas cair ultrasonik: (A) Nanosheet graphene terkelupas dengan cara sonikasi dalam pelarut N-methyl-pyrrolidone. (B) Nanosheet h-BN terkelupas dengan cara sonikasi dalam pelarut isopropanol. (C) Nanosheet MoS2 terkelupas dengan cara sonikasi dalam larutan surfaktan berair.
(Studi dan gambar: ©Nicolosi et al., 2013)

Protokol Pengelupasan Cairan Ultrasonik

Pengelupasan ultrasonik dan delaminasi xenes dan nanomaterial monolayer lainnya telah dipelajari secara ekstensif dalam penelitian dan berhasil dipindahkan ke tahap produksi industri. Di bawah ini kami menyajikan protokol pengelupasan kulit yang dipilih menggunakan sonikasi.

Pengelupasan Ultrasonik Phosphorene Nanoflakes

Fosforena (juga dikenal sebagai fosfor hitam, BP) adalah bahan monoelemental berlapis 2D yang terbentuk dari atom fosfor.
Dalam penelitian Passaglia et al. (2018), persiapan suspensi stabil fosforena - metil metakrilat oleh pengelupasan fase cair (LPE) bP yang dibantu sonikasi di hadapan MMA diikuti oleh polimerisasi radikal ditunjukkan. Metil metakrilat (MMA) adalah monomer cair.

Protokol untuk Ultrasonic Liquid Exfoliation of Phosphorene

suspensi MMA_bPn, NVP_bPn, dan Sty_bPn diperoleh LPE di hadapan monomer tunggal. Dalam prosedur yang khas, ∼ 5 mg bP, dihancurkan dengan hati-hati dalam mortar, dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan kemudian jumlah tertimbang MMA, Sty, atau NVP ditambahkan. Suspensi monomer bP disonikasi selama 90 menit dengan menggunakan homogenizer Hielscher Ultrasonics UP200St (200W, 26kHz), dilengkapi dengan sonotrode S26d2 (diameter ujung: 2 mm). Amplitudo ultrasonik dipertahankan konstan pada 50% dengan P = 7 W. Dalam semua kasus, mandi es digunakan untuk meningkatkan disipasi panas. Suspensi MMA_bPn, NVP_bPn, dan Sty_bPn terakhir kemudian disufflated dengan N2 selama 15 menit. Semua suspensi dianalisis oleh DLS, menunjukkan nilai rH sangat dekat dengan nilai DMSO_bPn. Misalnya, suspensi MMA_bPn (memiliki sekitar 1% dari konten bP) ditandai dengan rH = 512 ± 58 nm.
Sementara studi ilmiah lainnya tentang fosforena melaporkan waktu sonikasi beberapa jam menggunakan pembersih ultrasonik, pelarut titik didih tinggi, dan efisiensi rendah, tim peneliti Passaglia menunjukkan protokol pengelupasan ultrasonik yang sangat efisien menggunakan ultrasonicator tipe probe (yaitu, UP200St).

Pengelupasan Borophene Ultrasonik

Untuk protokol sonikasi dan hasil pengelupasan borophene ultrasonik, silakan klik di sini!

Pengelupasan Ultrasonik Nanosheet Silika Beberapa Lapisan

Gambar SEM dari nanosheet silika ultrasonically terkelupas.Beberapa lapisan nanosheet silika terkelupas (E-SN) disiapkan dari vermikulit alami (Verm) melalui pengelupasan ultrasonik. Untuk sintesis nanosheet silika terkelupas, metode pengelupasan fase cair berikut diterapkan: 40 mg nanosheet silika (SN) tersebar dalam etanol absolut 40 mL. Selanjutnya, campuran itu ultrasonicated selama 2 jam menggunakan Hielscher. Ultrasonik Prosesor UP200St, dilengkapi dengan sonotrode 7 mm. Amplitudo gelombang ultrasound tetap konstan pada 70%. Mandi es diterapkan untuk menghindari overheating. SN yang tidak tereksfoliasi dihilangkan dengan sentrifugasi pada 1000 rpm selama 10 menit. Akhirnya, produk itu disantan dan dikeringkan pada suhu kamar di bawah vakum semalaman. (lih. Guo et al., 2022)

Pengelupasan ultrasonik nanosheet monolayer 2D seperti xenes (misalnya, fosforena, borophene dll) secara efisien dicapai dengan sonikasi tipe probe.

Pengelupasan ultrasonik nanosheet monolayer dengan ultrasonikator UP400St.


Pengelupasan cairan ultrasonik nanosheet satu lapis.

Pengelupasan cairan ultrasonik sangat berkhasiat untuk produksi nanosheet xenes. Gambar menunjukkan 1000 watt kuat UIP1000hdT.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Probe ultrasound Daya Tinggi dan Reaktor untuk Pengelupasan Xenes Nanosheets

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan ultrasonicators yang kuat dan dapat diandalkan pada berbagai ukuran. Dari perangkat ultrasonik laboratorium kompak untuk probe ultrasonik industri dan reaktor, Hielscher memiliki sistem ultrasonik yang ideal untuk proses Anda. Dengan pengalaman lama dalam aplikasi seperti sintesis dan dispersi nanomaterial, staf kami yang terlatih akan merekomendasikan Pengaturan yang paling sesuai untuk kebutuhan Anda. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dikenal sebagai kuda kerja yang andal di fasilitas industri. Mampu memberikan amplitudo yang sangat tinggi, ultrasonicators Hielscher sangat ideal untuk aplikasi kinerja tinggi seperti sintesis xenes dan nanomaterial monolayer 2D lainnya seperti borophene, fosforena atau graphene serta dispersi yang dapat diandalkan dari struktur nano ini.
Ultrasound yang luar biasa kuat: Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia.
Kualitas Tertinggi – Didesain dan dibuat di Jerman: Semua peralatan dirancang dan diproduksi di kantor pusat kami di Jerman. Sebelum pengiriman ke pelanggan, setiap perangkat ultrasonik diuji dengan hati-hati di bawah beban penuh. Kami berusaha untuk kepuasan pelanggan dan produksi kami disusun untuk memenuhi jaminan kualitas tertinggi (misalnya, sertifikasi ISO).

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

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Homogenizers geser tinggi ultrasonik digunakan di laboratorium, bangku-top, pilot dan pengolahan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.



Literatur/referensi

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Fosforena

Fosforena (juga nanosheet fosfor hitam / nanoflakes) menunjukkan mobilitas tinggi 1000 cm2 V-1 s-1 untuk sampel ketebalan 5 nm dengan rasio ON / OFF arus tinggi 105. Sebagai semikonduktor tipe-p, fosforena memiliki celah pita langsung 0,3 eV. Selain itu, fosforena memiliki celah pita langsung yang meningkat hingga sekitar 2 eV untuk monolayer. Karakteristik material ini membuat nanosheet fosfor hitam menjadi bahan yang menjanjikan untuk aplikasi industri dalam perangkat nanoelektronik dan nanophotonic, yang mencakup seluruh rentang spektrum yang terlihat. (lih. Passaglia et al., 2018) Aplikasi potensial lainnya terletak pada aplikasi biomedis, karena toksisitas yang relatif rendah membuat pemanfaatan fosfor hitam sangat menarik.
Dalam kelas bahan dua dimensi, fosforena sering diposisikan di sebelah graphene karena, berbeda dengan graphene, fosforena memiliki celah pita fundamental bukan nol yang selanjutnya dapat dimodulasi oleh regangan dan jumlah lapisan dalam tumpukan.

Borophene

Borophene adalah monolayer atom kristal boron, yaitu, itu adalah alotrope dua dimensi boron (juga disebut boron nanosheet). Karakteristik fisik dan kimianya yang unik mengubah borophene menjadi bahan yang berharga untuk berbagai aplikasi industri.
Sifat fisik dan kimia Borophene yang luar biasa termasuk aspek mekanis, termal, elektronik, optik dan superkonduktor yang unik.
Hal ini membuka kemungkinan untuk menggunakan borophene untuk aplikasi dalam baterai ion logam alkali, baterai Li-S, penyimpanan hidrogen, superkapasitor, pengurangan oksigen dan evolusi, serta reaksi elektroreduction CO2. Minat yang sangat tinggi masuk ke borophene sebagai bahan anoda untuk baterai dan sebagai bahan penyimpanan hidrogen. Karena kapasitas spesifik teoritis yang tinggi, konduktivitas elektronik dan sifat transportasi ion, borophene memenuhi syarat sebagai bahan anoda besar untuk baterai. Karena kapasitas adsorbsi hidrogen yang tinggi untuk borophene, ia menawarkan potensi besar untuk penyimpanan hidrogen - dengan kapasitas stroage lebih dari 15% dari beratnya.
Baca lebih lanjut tentang sintesis ultrasonik dan dispersi borophene!


Ultrasonics kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator laboratorium kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.