グラフェン酸化物 – 超音波剥離および分散
酸化グラフェンは、水溶性、親水性、非毒性、生分解性であり、安定したコロイドに容易に分散することができる。超音波剥離と分散は、工業規模で酸化グラフェンを合成、分散、機能化するための非常に効率的で迅速かつ費用対効果の高い方法です。下流処理では、超音波分散器は、高性能グラフェン酸化ポリマー複合材料を生成します。
グラフェン酸化物の超音波ピーリング
酸化グラフェン(GO)ナノシートの大きさを制御するために、剥離方法は、重要な要因を果たしています。 、その正確に制御プロセスパラメータに、超音波剥離は、高品質のグラフェンおよびグラフェン酸化物を製造するための最も広く使用されている剥離技術です。
酸化グラファイトからグラフェン酸化物の超音波剥離のための様々なプロトコルが利用可能です。以下の一つの典型的な説明を検索します。
酸化黒鉛粉末は、pH値10のKOH水溶液中で混合される。剥離およびその後の分散のために、プローブ型超音波装置UP200St(200W)が使用される。その後、K+イオンがグラフェン基底面に付着し、老化プロセスを誘発します。エージングはロータリー蒸発(2時間)下で達成されます。過剰なK+イオンを除去するために、粉末を洗浄し、様々な時間遠心分離する。
分散グラフェン酸化物粉末が沈殿するように得られた混合物を、遠心分離し、凍結乾燥します。
導電性酸化グラフェンペーストの調製:酸化グラフェン粉末は、導電性ペーストを製造するために超音波処理下でジメチルホルムアミド(DMF)に分散させることができる。(韓ら2014)

グラフェン酸化物 – 剥離(PIC:ポッツら2011)
酸化グラフェンの超音波分散
酸化グラフェンの超音波機能化
超音波処理が正常ポリマー、複合材料に酸化グラフェン(GO)を組み込むために使用されます。
例:
- 酸化グラフェン-TiO2ミクロスフェア複合材料
- ポリスチレンマグネタイトグラフェン酸化物複合体(コア - シェル構造)
- ポリスチレン換算のグラフェン酸化物複合材料
- ポリアニリンナノファイバーで被覆したポリスチレン/酸化グラフェン(PANI-PS / GO)コアシェル複合
- ポリスチレン - インターカレートした酸化グラフェン
- p-フェニレンジアミン、4vinylbenzen - ポリスチレン変性酸化グラフェン

酸化グラフェンの剥離のための超音波システム
グラフェンおよび酸化グラフェン処理のための超音波処理装置
ヒールシャー超音波は、グラフェンおよびグラフェン酸化物の剥離、分散、および下流の処理のための高出力超音波システムを提供します。超音波処理結果は、所望の処理目標に正確に調整することができるように、信頼性の高い超音波プロセッサと洗練された反応器は、のように正確に制御WELように、プロセス条件を必要な電力を提供します。
最も重要なプロセス・パラメータの1つは、超音波プローブの振動伸縮された超音波の振幅、です。ヒールシャーさん 産業用超音波システム 非常に高い振幅を提供するように構築されています。最大200μmの振幅は、24/7動作で簡単に連続的に実行できます。さらに高い振幅のために、ヒールシャーはカスタマイズされた超音波プローブを提供しています。すべての当社の超音波プロセッサは、正確に必要なプロセス条件に調整し、内蔵ソフトウェアを介して簡単に監視することができます。これにより、最高の信頼性、一貫した品質、再現性のある結果が保証されます。ヒールシャー超音波処理器の堅牢性は、ヘビーデューティや要求の厳しい環境で24/7操作を可能にします。これにより、超音波処理は、グラフェン、酸化グラフェンおよびグラファイト材料の大規模な調製のための好ましい生産技術になります。
(例えば、様々なサイズおよび形状を有するソノトロードと反応器など)ultrasonicatorsとアクセサリーの幅広い製品を提供し、最適な反応条件および因子(例えば試薬、体積、圧力、温度、流量等当たり、超音波エネルギー入力)することができます最高の品質を得るために選ばれました。私たちの超音波反応器は数百バールまで加圧することができるので250,000センチポイズと高粘性ペーストの超音波処理はHielschers超音波システムのための問題はありません。
これらの要因により、超音波剥離/剥離及び分散は、従来の混合および粉砕技術を優れ。
- ハイパワー
- 高剪断力
- 高圧適用
- 正確なコントロール
- シームレスな拡張性(リニア)
- バッチおよび連続
- 再現性のある結果
- 確実
- 丈夫
- 高エネルギー効率
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知る価値のある事実
超音波キャビテーション:グラファイトは、超音波処理の下で酸化グラフェンを剥離する方法
酸化グラファイト(GrO)の超音波剥離は、音響キャビテーションによって誘発される高剪断力に基づいています。音響キャビテーションは、液体中の強力な超音波の結合によって生成される交互の高圧/低圧サイクルのために発生します。低圧サイクル中に非常に小さなボイドまたは真空気泡が発生し、交互の低圧サイクルにわたって成長します。真空気泡がより多くのエネルギーを吸収できないサイズに達すると、高圧サイクル中に激しく崩壊します。気泡の爆発は、キャビテーションせん断力と応力波、最大6000Kの極端な温度、10を超える極端な冷却速度をもたらします10歳K / S、2000atmまでの非常に高い圧力、極端な圧力差ならびに毎時千キロアップ(~280m / s)を有する液体ジェット。
これらの強烈な力は、単一または少数層グラフェン酸化物と自然のままのグラフェンナノシートに剥離されたグラファイトスタックを、影響を与えます。
グラフェン酸化物
酸化グラフェン(GO)は、グラファイト酸化物(GRO)を剥離することにより合成されます。グラファイト酸化物がインターカレー酸素とグラフェン層の層数百万になる3D材料であるが、酸化グラフェンは、両側に酸素化されたモノ - または少数層グラフェンです。
酸化グラフェンおよびグラフェンは、以下の特性が異なる:グラフェン酸化物は、極性であり、グラフェンが非極性である一方。グラフェンは、疎水性である一方で酸化グラフェンは、親水性です。
これは、グラフェン酸化物は、水溶性、両親媒性、非毒性、生分解性及び形態安定なコロイド懸濁液である、ことを意味します。酸化グラフェンの表面は、エポキシ、ヒドロキシル、および陽イオンと陰イオンとの相互作用に利用可能なカルボキシル基を含有します。それらのユニークな有機 - 無機ハイブリッド構造と優れた特性のために、GO-ポリマー複合材料は、マニホールド産業用アプリケーションのための高い可能性を提供します。 (Tolaszら、2014)
減少グラフェン酸化物
還元グラフェン酸化物(rGO)は、グラフェン酸化物の超音波、化学または熱還元によって生成される。還元工程の間、酸化グラフェンの大部分の酸素官能基が除去され、結果として生じる還元グラフェン酸化物(rGO)は、元のグラフェンと非常に類似した特性を有する。しかし、還元されたグラフェン酸化物(rGO)は純粋なグラフェンとして欠陥のない、元来のものではない。
文学/参考文献
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- 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 Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. 3rd International Conference on Environment, Chemistry and Biology IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.