그래 핀 산화물 – 초음파 박리 및 분산
그래 핀 옥사이드는 수용성, 양용성, 비 독성, 생분해성이며 안정적인 콜로이드로 쉽게 분산 될 수 있습니다. 초음파 각질 제거 및 분산은 산업 규모에서 그래 핀 산화물을 합성, 분산 및 기능화하는 매우 효율적이고 신속하며 비용 효율적인 방법입니다. 다운스트림 가공에서 초음파 분산기는 고성능 그래핀 산화물-폴리머 복합재를 생산합니다.
산화 그래 핀의 초음파 각질 제거
그래 핀 옥사이드 (GO) 나노 시트의 크기를 제어하기 위해, 각질 제거 방법은 핵심 인자를 한다. 정밀하게 제어 가능한 공정 파라미터로 인해 초음파 각질 제거는 고품질 그래 핀 및 그래 핀 옥사이드 생산을 위해 가장 널리 사용되는 박리 기술입니다.
흑연 옥사이드에서 그래 핀 옥사이드의 초음파 각질 제거를 위해 다양한 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 아래에서 하나의 예시적인 설명을 찾아보십시오.
흑연 산화물 분말은 pH 값 10과 수성 KOH에서 혼합된다. 각질 제거 및 후속 분산을 위해 프로브 유형 초음파 UP200St (200W) 사용됩니다. 그 후, K+ 이온은 노화 과정을 유도하기 위해 그래핀 기저 평면에 부착된다. 노화는 회전 증발 (2 시간)에서 달성된다. 과도한 K + 이온을 제거하기 위해 분말을 세척하고 다양한 시간을 원심 분리합니다.
얻어진 혼합물은 원심분리 및 동결 건조되어 분산성 그래핀 옥사이드 분말이 침전되도록 한다.
전도성 GO 페이스트의 제조: 그래핀 옥사이드 분말은 전도성 페이스트를 생성하기 위해 초음파 처리 하에 디메틸포마미드(DMF)에 분산될 수 있다. (Han et al.2014)
그래 핀 산화물 – 각질 제거 (그림: 포츠 외. 2011)
그래 핀 옥사이드의 초음파 분산
그래 핀 옥사이드의 초음파 기능화
초음파 처리는 그래 핀 옥사이드 (GO)를 폴리머 및 복합 재료에 통합하는 데 성공적으로 사용됩니다.
예제:
- 그래 핀 옥사이드-TiO2 마이크로스피어 복합체
- 폴리스티렌 - 자석 - 그래 핀 옥사이드 복합체 (코어 - 쉘 구조)
- 폴리스티렌 감소 그래 핀 옥사이드 복합재료
- 폴리아닐린 나노섬유 코팅 폴리스티렌/그래핀 옥사이드(PANI-PS/GO) 코어 쉘 컴포지트
- 폴리스티렌 인터칼레이트 그래핀 옥사이드
- p-페닐렌디아민-4비닐벤젠 폴리스티렌 수정 그래핀 옥사이드
그래 핀 옥사이드 각질 제거를위한 초음파 시스템
그래 핀과 그래 핀 옥사이드 초음파 시스템
Hielscher 초음파는 그래 핀과 그래 핀 옥사이드의 각질 제거, 분산 및 다운 스트림 처리를위한 고전력 초음파 시스템을 제공합니다. 신뢰할 수있는 초음파 프로세서와 정교한 반응기는 정확한 제어로 필요한 전력, 공정 조건을 제공하므로 초음파 공정 결과를 원하는 공정 목표에 정확하게 조정할 수 있습니다.
가장 중요한 공정 매개 변수 중 하나는 초음파 프로브의 진동 팽창 및 수축인 초음파 진폭입니다. 히엘셔스 산업용 초음파 시스템 매우 높은 진폭을 제공하도록 제작되었습니다. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동시 쉽게 연속작동할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 Hielscher는 맞춤형 초음파 프로브를 제공합니다. 당사의 모든 초음파 프로세서는 필요한 공정 조건에 맞게 정확하게 조정할 수 있으며 내장 된 소프트웨어를 통해 쉽게 모니터링 할 수 있습니다. 이를 통해 최고의 신뢰성, 일관된 품질 및 재현 가능한 결과를 보장합니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고성은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 허용합니다. 이것은 초음파 처리를 위해 선호하는 생산 기술을 만든다. 그래 핀, 그래 핀 옥사이드 및 흑연 재료의 대규모 준비.
다양한 초음파 처리기 및 액세서리 (예 : 다양한 크기와 형상을 갖춘 sonotrodes 및 반응기), 가장 적합한 반응 조건 및 요인 (예 : 시약, 부피당 초음파 에너지 입력, 압력, 온도, 유량 등) 최고 품질을 얻기 위해 선택할 수 있습니다. 우리의 초음파 반응기는 수백 barg까지 가압 될 수 있기 때문에 250,000 센티미터까지 점성이높은 페이스프의 초음파 처리는 Hielschers 초음파 시스템에 문제가되지 않습니다.
이러한 요인으로 인해 초음파 박리 / 각질 제거 및 분산은 기존의 혼합 및 밀링 기술이 뛰어납니다.
- 높은 전력
- 높은 전단력
- 고압 적용
- 정밀 제어
- 완벽한 확장 성 (선형)
- 배치 및 연속
- 재현 가능한 결과
- 신뢰할 수 있음
- 견고성
- 높은 에너지 효율
문학 / 참고 문헌
- 구베아 R.A., 콘라스 주니어 L.G., 카바 S., 카레노 N.L.V., 곤칼베스 M.R.F. (2011) : MgAl에 첨가시 나노 메트릭 그래 핀 산화및 그 효과의 합성2영형4 세라믹. 제 10 회 SPBMat 브라질.
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알만한 가치가있는 사실
초음파 및 캐비테이션 : 흑연이 초음파 처리하에 그래 핀 옥사이드에 각질 제거되는 방법
흑연 산화물 (GrO)의 초음파 각질 제거는 에 의해 유도 된 높은 전단력을 기반으로합니다. 음향 캐비테이션. 음향 캐비테이션은 액체에서 강력한 초음파의 결합에 의해 생성되는 교대고압 / 저압 사이클로 인해 발생합니다. 저압 사이클 동안 발생하는 매우 작은 공극 또는 진공 기포, 이는 교대저압 사이클을 통해 성장. 진공 기포가 더 많은 에너지를 흡수할 수 없는 크기를 달성하면 고압 사이클 동안 격렬하게 붕괴됩니다. 버블 내파로 인해 캐비테이션 전단력과 응력 파동, 최대 6000K의 극한 온도, 10 이상의 극한 냉각 속도(10)K/s, 최대 2000atm의 매우 높은 압력, 극단적 인 압력 차동뿐만 아니라 최대 1000km / h (~ 280m / s)의 액체 제트.
이러한 강렬한 힘은 흑연 스택에 영향을 미치며, 이는 단일 층 또는 소수 층 그래 핀 옥사이드 및 깨끗한 그래 핀 나노 시트로 박리됩니다.
그래 핀 산화물
그래핀 옥사이드(GO)는 그래파이트 옥사이드(GrO)를 각질 제거하여 합성됩니다. 그래파이트 옥사이드는 인터칼레이터 산소가 있는 수백만 층의 그래핀 층으로 구성된 3D 물질이지만, 그래핀 옥사이드는 양쪽에서 산소화되는 모노 또는 몇 층 그래핀입니다.
그래 핀 옥사이드와 그래 핀은 다음과 같은 특성에서 서로 다릅니다 : 그래 핀 옥사이드는 극성, 그래 핀은 비극성입니다. 그래핀 옥사이드는 친수성이며 그래핀은 소수성입니다.
즉, 그래핀 옥사이드는 수용성, 양과성, 비독성, 생분해성 이며 안정적인 콜로이드 현탁액을 형성합니다. 그래 핀 옥사이드의 표면에는 양이온 및 음이온과 상호 작용할 수있는 에폭시, 하이드록실 및 카르복실 그룹이 포함되어 있습니다. GO-무기 하이브리드 구조와 뛰어난 특성으로 인해 GO-폴리머 복합재료는 매니폴드 산업 응용 분야에 높은 잠재력을 제공합니다. (Tolasz 외. 2014)
감소 된 그래 핀 옥사이드
감소 된 그래 핀 옥사이드 (rGO)는 그래 핀 옥사이드의 초음파, 화학 적 또는 열 감소에 의해 생성됩니다. 환원 단계 동안, 그래 핀 옥사이드의 대부분의 산소 기능은 제거되어 생성된 감소 된 그래 핀 옥사이드 (rGO)는 깨끗한 그래 핀과 매우 유사한 특성을 갖는다. 그러나, 감소된 그래핀 옥사이드(rGO)는 순수한 그래핀으로서 결함이 없고 자연 그대로가 아니다.