Pengelupasan Graphene Berbasis Air

Pengelupasan ultrasonik memungkinkan untuk menghasilkan beberapa lapisan graphene tanpa menggunakan pelarut keras menggunakan air murni saja. Sonikasi berdaya tinggi mendelegasikan lembaran graphene dalam perawatan singkat. Penghindaran pelarut mengubah pengelupasan graphene dalam proses yang hijau dan berkelanjutan.

Produksi Graphene melalui Pengelupasan Cairan Fase

Ultrasonic disperser UIP4000hdT for commercial graphene exfoliation in continuous flowGraphene diproduksi secara komersial melalui apa yang disebut pengelupasan cairan fase. Pengelupasan fase cair graphene membutuhkan penggunaan pelarut beracun, berbahaya lingkungan, dan mahal, yang digunakan sebagai pra-perawatan kimia atau dalam kombinasi ke / dengan teknik dispersi mekanis. Untuk dispersi mekanis lembaran graphene, ultrasonikasi telah ditetapkan sebagai teknik yang sangat andal, efisien dan aman untuk menghasilkan lembaran graphene berkualitas tinggi dalam jumlah besar pada tingkat industri penuh. Karena penggunaan pelarut yang keras selalu disertai dengan biaya, kontaminasi, penghapusan dan pembuangan yang kompleks, masalah keamanan serta beban lingkungan, alternatif yang tidak beracun dan lebih aman secara signifikan menguntungkan. Pengelupasan Graphene menggunakan air sebagai pelarut dan ultrasound daya untuk delaminasi mekanis beberapa lembar graphene lapisan oleh karena itu teknik yang sangat menjanjikan untuk manufaktur graphene hijau.
Pelarut umum, yang sering digunakan sebagai fase cair untuk membubarkan nanosheet graphene, termasuk Dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Tetramethylurea (TMU), Tetrahydrofuran (THF), propylene carbonateacetone (PC), etanol, dan formam
Sebagai teknik yang sudah mapan jangka panjang untuk pengelupasan graphene pada skala komersial, ultrasonikasi memungkinkan untuk menghasilkan graphene berkualitas tinggi kemurnian tinggi dengan biaya rendah. Karena pengelupasan graphene ultrasonik dapat sepenuhnya berskala linier ke volume apa pun, hasil produksi serpihan graphene berkualitas tinggi dapat dengan mudah diimplementasikan untuk produksi massal graphene.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonic disperser UIP2000hdT, a 2000 watts powerful sonic system, for graphene exfoliation and dispersion.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar UIP2000hdT adalah disperser ultrasonik kuat 2kW untuk pengelupasan dan dispersi graphene.

Ultrasonic pengelupasan graphene dalam air

Tyurnina et al. (2020) menyelidiki efek amplitudo dan intensitas sonikasi pada solusi grafit air murni dan pengelupasan graphene yang dihasilkan. Dalam penelitian ini, mereka menggunakan Hielscher UP200S (200W, 24kHz). Pengelupasan ultrasonik menggunakan air diterapkan sebagai proses langkah tunggal untuk beberapa lapisan delaminasi graphene. Perawatan singkat 2h cukup untuk menghasilkan graphene beberapa lapisan dalam pengaturan sonikasi gelas terbuka.

Ultrasonic graphene exfoliation in water

Urutan kecepatan tinggi (dari hingga f) bingkai yang menggambarkan pengelupasan sono-mekanis dari serpihan grafit dalam air menggunakan UP200s, ultrasonikator 24 kHz dengan sonotrode 3 mm. Panah menunjukkan tempat membelah (pengelupasan kulit) dengan gelembung kavitasi menembus perpecahan.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Optimalisasi Ultrasonic Graphene Pengelupasan Kulit

Ultrasonik prosesor UP200St dengan sonotrode dan tanah kaca bersama.Pengaturan ultrasonik yang digunakan oleh Tyurnina et al. (2020) dapat dengan mudah dioptimalkan untuk efisiensi yang lebih dan pengelupasan kulit yang lebih cepat dengan menggunakan reaktor ultrasonik tertutup dalam mode flow-through. Perawatan inline ultrasonik memungkinkan untuk perawatan ultrasonik yang lebih seragam secara signifikan dari semua bahan baku grafit: memberi makan grafit / larutan air langsung ke ruang terbatas kavitasi ultrasonik, semua grafit menjadi disonikasi seragam yang menghasilkan hasil tinggi dari serpihan grafit berkualitas tinggi.
Sistem Hielscher Ultrasonics memungkinkan kontrol yang tepat atas semua parameter pemrosesan penting seperti amplitudo, waktu / retensi, input energi (Ws / mL), tekanan, dan suhu. Pengaturan parameter ultrasonik optimal menghasilkan hasil tertinggi, kualitas dan efisiensi keseluruhan.

Bagaimana Ultrasonication Mempromosikan Graphene Exfoliation

Ketika gelombang ultrasound berdaya tinggi digabungkan menjadi bubur bubuk grafit dan air atau pelarut, kekuatan sonomekanis seperti geser tinggi, turbulensi intens dan diferensial tekanan tinggi dan suhu menciptakan kondisi energi-intens. Kondisi energi-intens ini adalah hasil dari fenomena kavitasi akustik. Baca lebih lanjut tentang kavitasi ultrasonik di sini!
USG daya memulai perluasan bubuk grafit, karena cairan ditekan di antara lapisan graphene, di mana grafit disusun. Gaya geser ultrasonik mendelegasikan lembaran tunggal graphene dan membubarkannya sebagai serpihan graphene dalam larutan. Untuk mendapatkan stabilitas jangka panjang graphene dalam air, surfaktan diperlukan.

Ultrasonic dispersi Karbon Nanotubes: ultrasonikator Hielscher UP400S (400W) menyebarkan dan detangles cnts cepat dan efisien menjadi Nanotubes tunggal.

Ultrasonicator UP200St (200W) Dispersing karbon hitam dalam air menggunakan 1% WT Tween80 sebagai surfaktan

 

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Pengelupasan Graphene

Fitur pintar ultrasonikator Hielscher dirancang untuk menjamin operasi yang andal, hasil yang dapat direproduksi dan keramahan pengguna. Pengaturan operasional dapat dengan mudah diakses dan dihubungi melalui menu intuitif, yang dapat diakses melalui tampilan sentuh warna digital dan remote control browser. Oleh karena itu, semua kondisi pemrosesan seperti energi bersih, energi total, amplitudo, waktu, tekanan, dan suhu secara otomatis dicatat pada kartu SD bawaan. Ini memungkinkan Anda untuk merevisi dan membandingkan sonication sebelumnya berjalan dan untuk mengoptimalkan proses pengelupasan graphene dengan efisiensi tertinggi.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Sistem Hielscher Ultrasonics digunakan di seluruh dunia untuk pembuatan lembaran graphene berkualitas tinggi dan oksida graphene. Ultrasonicators industri Hielscher dapat dengan mudah menjalankan amplitudo tinggi dalam operasi berkelanjutan (24/7/365). Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dihasilkan dengan sonotrodes standar (probe ultrasonik / tanduk dan cascatrodesTm). Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Karena ketahanan dan pemeliharaannya yang rendah, sistem pengelupasan ultrasonik kami biasanya dipasang untuk aplikasi tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.

Prosesor ultrasonik Hielscher untuk pengelupasan graphene sudah dipasang di seluruh dunia dalam skala komersial. Hubungi kami sekarang untuk mendiskusikan proses manufaktur graphene Anda! Staf kami yang berpengalaman akan dengan senang hati berbagi informasi lebih lanjut tentang proses pengelupasan kulit, sistem ultrasonik, dan harga!

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.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

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

Literatur/referensi

  • Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin (2020): Ultrasonic pengelupasan graphene dalam air: Sebuah studi parameter kunci. Karbon Vol. 168, 2020. 737-747.
    (Tersedia di bawah Atribusi Creative Commons 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. Lihat istilah lengkapnya di sini.)
  • Štengl V., Henych J. M. Adil, Ecorchard P. (2014): USG pengelupasan analog anorganik dari graphene. Nano Research Letters 9 (1), 2014.
  • Unalan IU, Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): pengelupasan cepat sirip grafit dari Polisakarida ke lembaran graphene berkualitas tinggi yang dapat terdispersi dengan air. Kemajuan RSC 5, 2015. 26482-26490.
  • Bang, J. H .; Sulick, K. S. (2010): Aplikasi USG untuk Sintesis Bahan berstrukturnano. Advanced Material 22/2010. pp. 1039-1059.
  • Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.



Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Grafena

Lembaran graphene Grafena adalah monolayer sp2-atom karbon terikat. Graphene menawarkan karakteristik material yang unik seperti luas permukaan yang luar biasa (2620 m2G-1), Sifat mekanik yang superior dengan modulus Young dari 1 TPa dan kekuatan intrinsik 130 GPa, konduktivitas elektronik yang sangat tinggi (mobilitas elektron suhu kamar 2,5 x 105 cm2 V-1S-1), Konduktivitas termal yang sangat tinggi (di atas 3000 W m K-1), Untuk menyebutkan sifat yang paling penting. Karena sifat materialnya yang superior, graphene banyak digunakan dalam pengembangan dan produksi baterai berkinerja tinggi, sel bahan bakar, sel surya, supercapacitor, penyimpanan hidrogen, perisai elektromagnetik dan perangkat elektronik. Selanjutnya, graphene dimasukkan ke dalam banyak nanokomposit dan material komposit sebagai aditif penguat, misalnya pada polimer, keramik dan matriks logam. Karena konduktivitasnya yang tinggi, graphene merupakan komponen penting dari cat konduktif dan tinta.
Yang cepat dan aman persiapan ultrasonik dari graphene tanpa cacat pada volume besar dengan biaya rendah memungkinkan pelebaran aplikasi graphene ke industri yang lebih banyak.
Graphene adalah lapisan karbon satu atom yang tebal, yang dapat digambarkan sebagai struktur single layer atau 2D graphene (singel layer graphene = SLG). Graphene memiliki luas permukaan spesifik yang luar biasa besar dan sifat mekanik yang superior (Young modulus dari 1 TPa dan kekuatan intrinsik 130 GPa), menawarkan konduktivitas elektronik dan termal yang hebat, mobilitas pembawa muatan, transparansi, dan tidak dapat ditembus oleh gas. Karena karakteristik material ini, graphene digunakan sebagai aditif penguat untuk memberi komposit kekuatan, konduktivitas, dan sebagainya. Agar dapat menggabungkan karakteristik graphene dengan bahan lainnya, graphene harus didispersikan ke dalam senyawa atau diaplikasikan sebagai lapisan film tipis. Ke substrat


Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

Ultrasonik kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonikator lab kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.