ულტრაბგერითი ბოროფენის სინთეზი სამრეწველო მასშტაბით
ბოროფენი, ბორის ორგანზომილებიანი ნანოსტრუქტურული წარმოებული, შეიძლება ეფექტურად სინთეზირებული იყოს მარტივი და იაფი ულტრაბგერითი ექსფოლიაციის საშუალებით. ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის აქერცვლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიდი რაოდენობით მაღალი ხარისხის ბოროფენის ნანოფურცლების დასამზადებლად. ულტრაბგერითი აქერცვლის ტექნიკა ფართოდ გამოიყენება 2D ნანომასალების წარმოებისთვის (მაგ., გრაფენი) და ცნობილია მაღალი ხარისხის ნანოფურცლების უპირატესობებით, მაღალი მოსავლიანობით, სწრაფი და მარტივი მუშაობისთვის, ასევე საერთო ეფექტურობით.
ბოროფენის მომზადების ულტრაბგერითი ექსფოლიაციის მეთოდი
ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის აქერცვლა ფართოდ გამოიყენება 2D ნანოფურცლების მოსამზადებლად სხვადასხვა ნაყარი წინამორბედებისგან, მათ შორის, გრაფიტის (გრაფინი), ბორის (ბოროფენი) და სხვა. ქიმიური ექსფოლიაციის ტექნიკასთან შედარებით, ულტრაბგერითი დახმარებით თხევადი ფაზის აქერცვლა განიხილება, როგორც უფრო პერსპექტიული სტრატეგია 0D და 2D ნანოსტრუქტურების მოსამზადებლად, როგორიცაა ბორის კვანტური წერტილები (BQD) და ბოროფენი. (შდრ. Wang et al., 2021)
მარცხენა სქემა გვიჩვენებს 2D რამდენიმე ფენიანი ბოროფენის ფურცლების ულტრაბგერითი დაბალი ტემპერატურის თხევადი ექსფოლაციის პროცესს. (შესწავლა და სურათი: ©Lin et al., 2021.)
სონოქიმიური რეაქტორი აღჭურვილია ა 2000 ვატი სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორი UIP2000hdT ფართომასშტაბიანი ბოროფენის აქერცლისთვის.
ულტრაბგერითი ბოროფენის ექსფოლიაციის შემთხვევის შესწავლა
თხევადი ფაზის პროცესში ელექტროენერგიის ულტრაბგერის გამოყენებით აქერცვლა და დელიმინაცია ფართოდ იქნა შესწავლილი და წარმატებით გამოიყენება ბოროფენისა და ბორის სხვა წარმოებულებისთვის, როგორიცაა ბორის კვანტური წერტილები, ბორის ნიტრიდი ან მაგნიუმის დიბორიდი.
α-ბოროფენი
Göktuna-სა და Taşaltın-ის მიერ ჩატარებულ კვლევაში (2021), α ბოროფენი მომზადდა მარტივი და იაფი ულტრაბგერითი ექსფოლიაციის საშუალებით. ულტრაბგერითი სინთეზირებული ბოროფენის ნანოფურცლები აჩვენებენ α ბოროფენის კრისტალურ სტრუქტურას.
პროტოკოლი: 100 მგ ბორის მიკრონაწილაკები გაჟღენთილია 100 მლ DMF-ში 200 ვტ-ზე (მაგ., UP200St-ის გამოყენებით S26d14-თან ერთად) 4 საათის განმავლობაში აზოტში (N2) ნაკადის კონტროლირებადი სალონი, რათა თავიდან აიცილოს დაჟანგვა ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის აქერცვლის პროცესში. აქერცლილი ბორის ნაწილაკების ხსნარი ცენტრიფუგირებული იყო 5000 rpm და 12,000 rpm შესაბამისად 15 წუთის განმავლობაში, შემდეგ ბოროფენი ფრთხილად შეგროვდა და აშრობდა ვაკუუმურ გარემოში 4 საათის განმავლობაში 50ºC ტემპერატურაზე. (შდრ. Göktuna and Taşaltın, 2021)
ბოროფენის სქემატური ილუსტრაცია ულტრაბგერითი დამხმარე სოლვოთერმული დამუშავების პროცესით ამოღებული რამდენიმე ფენით.
შესწავლა და სურათი: ©Zhang et al., 2020
რამდენიმე ფენიანი ბოროფენი
ჟანგი და სხვ. (2020) მოხსენება აცეტონის სოლვოთერმული თხევადი ფაზის აქერცვლის ტექნიკას, რომელიც იძლევა მაღალი ხარისხის ბოროფენის დიდი ჰორიზონტალური ზომით წარმოების საშუალებას. აცეტონის შეშუპების ეფექტის გამოყენებით, ბორის ფხვნილის წინამორბედი პირველად დაასველეს აცეტონში. შემდეგ, დასველებული ბორის წინამორბედი შემდგომში სოლვოთერმულად დამუშავდა აცეტონში 200ºC-ზე, რასაც მოჰყვა სონიკაცია ზონდის ტიპის სონიკატორით 225 ვტ-ზე 4 საათის განმავლობაში. საბოლოოდ მიიღეს ბოროფენი ბორის რამდენიმე ფენით და ჰორიზონტალური ზომით 5,05 მმ-მდე. აცეტონის სოლვოთერმული დახმარებით თხევადი ფაზის ექსფოლაციის ტექნიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიდი ჰორიზონტალური ზომის და მაღალი ხარისხის ბორის ნანოფურცლების მოსამზადებლად. (შდრ. Zhang et al., 2020)
როდესაც ულტრაბგერითი აქერცლილი ბოროფენის XRD ნიმუში შედარებულია ნაყარი ბორის წინამორბედთან, მსგავსი XRD ნიმუში შეიძლება შეინიშნოს. ძირითადი დიფრაქციული მწვერვალების უმეტესობა შეიძლება იყოს ბ-რომბოედრული ბორის ინდექსირება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კრისტალური სტრუქტურა თითქმის შენარჩუნებულია აქერცვლამდე და მის შემდეგ.
SEM გამოსახულებები დაბალი გარჩევადობით (a) და მაღალი გარჩევადობით (b) ბოროფენით რამდენიმე ფენით, მიღებული აცეტონში ულტრაბგერითი დახმარებით სოლვოთერმული აქერცვლებით.
შესწავლა და სურათი: ©Zhang et al., 2020
დაუმუშავებელი ნაყარი ბორისა და ბოროფენის XRD შაბლონები (a) და რამანის სპექტრები (ბ) რამდენიმე ფენით, მიღებული ზონდის ულტრაბგერითი დახმარებით სოლვოთერმული აქერცვლებით.
შესწავლა და სურათი: ©Zhang et al., 2020
ბორის კვანტური წერტილების სონოქიმიური სინთეზი
ჰაო და სხვ. (2020) წარმატებით მოამზადა ფართომასშტაბიანი და ერთიანი კრისტალური ნახევარგამტარული ბორის კვანტური წერტილები (BQDs) გაფართოებული ბორის ფხვნილისგან აცეტონიტრილში, უაღრესად პოლარული ორგანული გამხსნელიდან, მძლავრი ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აპარატის გამოყენებით (მაგ. UP400 ქ, UIP500hdT ან UIP1000hdT). სინთეზირებული ბორის კვანტური წერტილები 2,46 ± 0,4 ნმ გვერდითი ზომით და 2,81 ± 0,5 ნმ სისქით.
პროტოკოლი: ბორის კვანტური წერტილების ტიპიურ მომზადებაში, 30 მგ ბორის ფხვნილი პირველად დაემატა სამყელიან კოლბაში და შემდეგ 15 მლ აცეტონიტრილი დაემატა ბოთლში ულტრაბგერითი პროცესის დაწყებამდე. აქერცვლა ჩატარდა გამომავალი სიმძლავრით 400 ვტ (მაგ., გამოყენებით UIP500hdT), 20kHz სიხშირე და ულტრაბგერითი დრო 60 წთ. ულტრაბგერითი გამოკვლევის დროს ხსნარის გადახურების თავიდან ასაცილებლად, ყინულის აბაზანის ან ლაბორატორიული ჩილერის გამოყენებით გაცივება იქნა გამოყენებული მუდმივი ტემპერატურისთვის. შედეგად მიღებული ხსნარი ცენტრიფუგირებული იყო 1500 rpm-ზე 60 წუთის განმავლობაში. ზენატანი შეიცავდა ბორის კვანტურ წერტილებს ნაზად ამოღებულია. ყველა ექსპერიმენტი ჩატარდა ოთახის ტემპერატურაზე. (შდრ. Hao et al., 2020)
ვანგის და სხვ. (2021), მკვლევარი ამზადებს ბორის კვანტურ წერტილებს ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის აქერცვლის ტექნიკითაც. მათ მიიღეს ბორის მონოდისპერსული კვანტური წერტილი ვიწრო ზომის განაწილებით, შესანიშნავი დისპერსიულობით, მაღალი სტაბილურობით IPA ხსნარში და ორი ფოტო ფლუორესცენციით.
TEM გამოსახულებები და BQD-ების შესაბამისი დიამეტრის განაწილება, მომზადებული სხვადასხვა ულტრაბგერითი პირობებში. (ა) BQDs-2-ის TEM სურათი სინთეზირებულია 400 ვტ-ზე 2 საათის განმავლობაში. (ბ) BQDs-3-ის TEM გამოსახულება სინთეზირებული 550 ვტ-ზე 1 საათის განმავლობაში. (გ) BQDs-3-ის TEM გამოსახულება სინთეზირებული 400 ვტ-ზე 4 საათის განმავლობაში. დ) ა-დან მიღებული კვანტური წერტილების დიამეტრის განაწილება. (ე) ბ-დან მიღებული კვანტური წერტილების დიამეტრის განაწილება. (ვ) (c)-დან მიღებული კვანტური წერტილების დიამეტრის განაწილება.
შესწავლა და სურათი: © Hao et al., 2020
მაგნიუმის დიბორიდის ნანოფურცლების ულტრაბგერითი აქერცვლა
პილინგის პროცესი განხორციელდა 450 მგ მაგნიუმის დიბორიდის შეჩერებით.
(მგბ2) ფხვნილი (დაახლოებით 100 mesh ზომა / 149 მიკრონი) 150 მლ წყალში და 30 წუთის განმავლობაში ულტრაბგერითი გამოყოფა. ულტრაბგერითი აქერცვლა შეიძლება განხორციელდეს ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი, როგორიცაა UP200Ht ან UP400 ქ 30% ამპლიტუდით და 10 წამიანი ჩართვა/გამორთვის იმპულსების ციკლის რეჟიმით. ულტრაბგერითი ექსფოლიაცია იწვევს მუქ შავ სუსპენზიას. შავი ფერი შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ხელუხლებელი MgB2 ფხვნილის ფერს.
ჩარჩოების მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრობა (a-დან f-მდე), რომელიც ასახავს გრაფიტის ფანტელის სონო-მექანიკურ აქერცვლას წყალში გამოყენებით UP200S, 200 W ულტრაბგერითი 3მმ სონოტროდით. ისრებით ნაჩვენებია გაყოფის (აქერცლის) ადგილი კავიტაციის ბუშტებით, რომლებიც შეაღწევენ გაყოფას.
© ტიურნინა და სხვ. 2020 წელი
ძლიერი ულტრაბგერითი ბოროფენის აქერცვლა ნებისმიერი მასშტაბისთვის
Hielscher Ultrasonics შეიმუშავებს, აწარმოებს და ავრცელებს ძლიერ და საიმედო ულტრაბგერას ნებისმიერი ზომის. კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითი მოწყობილობებიდან დაწყებული სამრეწველო ულტრაბგერითი ზონდებით და რეაქტორებით, Hielscher-ს აქვს იდეალური ულტრაბგერითი სისტემა თქვენი პროცესისთვის. დიდი ხნის გამოცდილებით ისეთ აპლიკაციებში, როგორიცაა ნანომასალების სინთეზი და დისპერსია, ჩვენი კარგად გაწვრთნილი პერსონალი გირჩევთ ყველაზე შესაფერის დაყენებას ypour მოთხოვნებისთვის. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორები ცნობილია, როგორც საიმედო სამუშაო ცხენები სამრეწველო ობიექტებში. Hielscher ულტრაბგერითი, რომელსაც შეუძლია ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება, იდეალურია მაღალი ხარისხის აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ბოროფენის ან გრაფენის აქერცვლა, ასევე ნანომასალების დისპერსიები. 200 μm-მდე ამპლიტუდის ადვილად გაშვება შესაძლებელია 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.
ყველა მოწყობილობა შექმნილია და დამზადებულია ჩვენს სათაო ოფისში გერმანიაში. მომხმარებლისთვის მიწოდებამდე, ყველა ულტრაბგერითი მოწყობილობა გულდასმით შემოწმებულია სრული დატვირთვით. ჩვენ ვცდილობთ მომხმარებელთა კმაყოფილებისკენ და ჩვენი წარმოება სტრუქტურირებულია უმაღლესი ხარისხის გარანტიების შესასრულებლად (მაგ. ISO სერთიფიკატი).
- მაღალი ეფექტურობის
- უახლესი ტექნოლოგია
- საიმედოობა & სიმტკიცე
- პარტია & ხაზში
- ნებისმიერი მოცულობისთვის
- ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფა
- ჭკვიანი ფუნქციები (მაგ., მონაცემთა პროტოკოლირება)
- CIP (სუფთა ადგილზე)
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შერევას აპლიკაციების, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- Feng Zhang, Liaona She, Congying Jia, Xuexia He, Qi Li, Jie Sun, Zhibin Lei, Zong-Huai Liu (2020): Few-layer and large flake size borophene: preparation with solvothermal-assisted liquid phase exfoliation. RSC Advances 46, 2020.
- Simru Göktuna, Nevin Taşaltın (2021): Preparation and characterization of PANI: α borophene electrode for supercapacitors. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures,
Volume 134, 2021. - Chen, C., Lv, H., Zhang, P. et al. (2021): Synthesis of bilayer borophene. Nature Chemistry 2021.
- Haojian, Lin; Shi, Haodong;Wang, Zhen; Mu, Yuewen ; Li, Si-Dian; Zhao, Jijun; Guo, Jingwei ; Yang, Bing; Wu, Zhong-Shuai; Liu, Fei. (2021): Low-temperature Liquid Exfoliation of Milligram-scale Single Crystalline Few-layer β12-Borophene Sheets as Efficient Electrocatalysts for Lithium–Sulfur Batteries. 2021.
- Jinqian Hao; Guoan Tai; Jianxin Zhou; Rui Wang; Chuang Hou; Wanlin Guo (2020): Crystalline Semiconductor Boron Quantum Dots. ACS Applied Material Interfaces 12 (15), 2020. 17669–17675.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ბოროფენი
ბოროფენი არის ბორის კრისტალური ატომური ერთფენა, ანუ ის არის ბორის ორგანზომილებიანი ალოტროპი (ასევე უწოდებენ ბორის ნანოფურცელს). მისი უნიკალური ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლები აქცევს ბოროფენს ღირებულ მასალად მრავალი სამრეწველო გამოყენებისთვის.
ბოროფენის განსაკუთრებული ფიზიკური და ქიმიური თვისებები მოიცავს უნიკალურ მექანიკურ, თერმულ, ელექტრონულ, ოპტიკურ და სუპერგამტარ ასპექტებს.
ეს ხსნის ბოროფენის გამოყენების შესაძლებლობებს ტუტე მეტალის იონურ ბატარეებში, Li-S ბატარეებში, წყალბადის შესანახად, სუპერკონდენსატორის, ჟანგბადის შემცირებასა და ევოლუციაში, აგრეთვე CO2 ელექტრორედუქციის რეაქციაში. განსაკუთრებით დიდი ინტერესი აქვს ბოროფენს, როგორც ბატარეების ანოდის მასალას და წყალბადის შესანახ მასალას. მაღალი თეორიული სპეციფიური სიმძლავრის, ელექტრონული გამტარობისა და იონის ტრანსპორტირების თვისებების გამო, ბოროფენი კვალიფიცირდება, როგორც ბატარეების შესანიშნავი ანოდი მასალა. წყალბადის ბოროფენისადმი მაღალი ადსორბციის უნარის გამო, წყალბადის შესანახად დიდი პოტენციალია - სტროაჟის სიმძლავრით მისი წონის 15%-ზე მეტი.
ბოროფენი წყალბადის შესანახად
ორგანზომილებიან (2D) ბორზე დაფუძნებულ მასალებს დიდი ყურადღება ექცევა, როგორც H2 შესანახი მედია, ბორის დაბალი ატომური მასის და ზედაპირზე ტუტე ლითონების დეკორაციის სტაბილურობის გამო, რაც აძლიერებს ურთიერთქმედებას H2-თან. ორგანზომილებიანი ბოროფენის ნანოფურცლები, რომელთა სინთეზირებაც შესაძლებელია ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის აქერცვლის გამოყენებით, როგორც ეს აღწერილია ზემოთ, აჩვენა კარგი მიდრეკილება სხვადასხვა ლითონის დეკორატიულ ატომებთან, რომლებშიც შეიძლება მოხდეს ლითონის ატომების დაგროვება. სხვადასხვა ლითონის დეკორაციების გამოყენებით, როგორიცაა Li, Na, Ca და Ti სხვადასხვა ბოროფენის პოლიმორფებზე, მიიღეს შთამბეჭდავი H2 გრავიმეტრიული სიმკვრივე, რომელიც მერყეობს 6-დან 15 ვტ %-მდე, რაც აღემატება აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის (DOE) მოთხოვნას ბორტზე შესანახად. 6.5wt% H2. (შდრ. Habibi et al., 2021)
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.