Ultraschall Peeling vun Xenes

Xenes sinn 2D monoelemental Nanomaterialien mat aussergewéinlechen Eegeschafte wéi ganz héich Uewerfläch, anisotropesch physikalesch / chemesch Eegeschafte inklusiv superieur elektresch Konduktivitéit oder Spannkraaft. Ultrasonic Peeling oder Delaminatioun ass eng effizient an zouverlässeg Technik fir Single-Layer 2D Nanosheets aus Schichten Virgängermaterialien ze produzéieren. Ultrasonic Exfoliatioun ass scho fir d'Produktioun vu qualitativ héichwäerteg Xenes Nanosheets op industrieller Skala etabléiert.

Xenes – Monolayer Nanostrukturen

Ultraschall exfoliéiert BorophenXene si monolayer (2D), monoelemental Nanomaterialien, déi eng grapheneähnlech Struktur, intra-Layer kovalent Bindung a schwaache Van der Waals Kräften tëscht Schichten hunn. Beispiller fir Materialien, déi Deel vun der Xenes Klass sinn, sinn Borophen, Silizen, Germanen, Stanen, Phosphoren (schwaarze Phosphor), Arsenen, Bismuthen, Telluren an Antimonen. Wéinst hirer eenzeger Schicht 2D Struktur sinn xenes Nanomaterialien duerch eng ganz grouss Uewerfläch charakteriséiert wéi och verbessert chemesch a kierperlech Reaktivitéiten. Dës strukturell Charakteristike ginn xenes Nanomaterialien beandrockend fotonesch, katalytesch, magnetesch an elektronesch Eegeschaften a maachen dës Nanostrukture ganz interessant fir vill industriell Uwendungen. D'Bild lénks weist SEM Biller vun ultraschall exfoliéiert Borophen.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschallreaktor fir industriell Exfoliatioun vun 2D Nanoblieder wéi Xenen (zB Borophen, Silizen, Germanen, Stanen, Phosphoren (schwaarze Phosphor), Arsenen, Bismuthen, an Teluren an Antimonen).

Reakter mat 2000 Watt Ultrasonicator UIP2000hdT fir grouss Skala Exfoliatioun vun xenes Nanosheets.

Produktioun vu Xenes Nanomaterialien mat Ultraschall Delaminatioun

Liquid Exfoliatioun vu Layered Nanomaterialien: Single-Layer 2D Nanosheets ginn aus anorganesche Materialien mat Schichtenstrukturen (zB Grafit) produzéiert, déi aus locker gestapelten Hostschichten besteet, déi Schicht-zu-Schicht Galerie Expansioun oder Schwellung op der Interkalatioun vu bestëmmten Ionen an/oder Léisungsmëttel weisen. Exfoliatioun, an där d'Schichtphase an Nanoplacke gespléckt gëtt, begleet normalerweis d'Schwellung duerch déi séier geschwächt elektrostatesch Attraktiounen tëscht de Schichten, déi kolloidal Dispersiounen vun den individuellen 2D Schichten oder Blieder produzéieren. (cf. Geng et al, 2013) Am Allgemengen ass et bekannt datt d'Schwellung d'Exfoliatioun duerch Ultraschall erliichtert an d'Resultat vun negativ geluedenen Nanosheeten. Chemesch Virbehandlung erliichtert och d'Exfoliatioun duerch Sonikatioun a Léisungsmëttelen. Zum Beispill erlaabt d'Funktionaliséierung d'Exfoliatioun vu Schichten Duebelhydroxiden (LDHs) an Alkoholen. (cf. Nicolosi et al., 2013)
Fir Ultraschall Peeling / Delaminatioun ass d'Schichtmaterial op mächteg Ultraschallwellen an engem Léisungsmëttel ausgesat. Wann energiedicht Ultraschallwellen an eng Flëssegkeet oder Schlamm gekoppelt sinn, geschitt akustesch aka Ultraschall Kavitatioun. Ultraschall Kavitatioun ass charakteriséiert duerch den Zesummebroch vu Vakuumblasen. D'Ultraschallwellen reesen duerch d'Flëssegkeet a generéieren ofwiesselnd niddereg Drock / Héichdrock Zyklen. Déi Minutt Vakuum Bubbles entstinn während engem nidderegen Drock (Rarefaction) Zyklus a wuessen iwwer verschidden niddereg Drock / Héichdrock Zyklen. Wann eng Kavitatiounsblase de Punkt erreecht wou se keng weider Energie absorbéiere kann, implodéiert d'Bubble gewalteg a schafft lokal ganz energiedicht Konditiounen. E Kavitational Hotspot gëtt vu ganz héijen Drock an Temperatur, jeeweilegen Drock an Temperaturdifferenzen, High-Speed-Flëssegstrahlen a Schéierkraaft bestëmmt. Dës sonomechanesch a sonochemesch Kräfte drécken de Léisungsmëttel tëscht de gestapelte Schichten an opbriechende Schichtenpartikelen a kristallin Strukturen, wouduerch exfoliéiert Nanoplacke produzéieren. D'Bildsequenz hei ënnen weist den Exfoliatiounsprozess duerch Ultraschallkavitatioun.

Ultraschall graphene Exfoliatioun am Waasser

Eng High-Speed-Sequenz (vun a bis f) vu Frames, déi sono-mechanesch Peeling vun enger Grafit-Flack am Waasser illustréieren mat Hëllef vun der UP200S, en 200W Ultraschall mat 3-mm sonotrode. Pfeile weisen d'Plaz vun der Spaltung (Exfoliatioun) mat Kavitatiounsblasen, déi d'Spalt penetréieren.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

D'Modellering huet gewisen datt wann d'Uewerflächenergie vum Léisungsmëttel ähnlech wéi déi vum Schichtenmaterial ass, den Energiedifferenz tëscht den exfoliéierten a reaggregéierte Staaten ganz kleng ass, wat d'Treibkraaft fir d'Reaggregatioun ewechhëlt. Wann Dir mat alternativen Rühr- a Schéiermethoden vergläicht, hunn Ultraschall-Agitatoren eng méi effektiv Energiequell fir Peeling geliwwert, wat zu der Demonstratioun vun Ioninterkalatioun-assistéiert Peeling vun TaS féiert.2, Nbs2, an MoS2, souwéi Schichten Oxiden. (cf. Nicolosi et al., 2013)

Ultrasonication ass en héich effizient an zouverlässeg Tool fir d'flësseg Peeling vun Nanoblieder wéi Graphen a Xenen.

TEM Biller vun ultraschall flësseg exfoliéiert Nanosheets: (A) E graphene Nanosheet exfoliéiert mat Hëllef vu Sonikatioun am Léisungsmëttel N-Methyl-Pyrrolidon. (B) En h-BN Nanosheet exfoliéiert duerch Sonikatioun am Léisungsmëttel Isopropanol. (C) Eng MoS2 Nanosheet exfoliéiert duerch Sonikatioun an enger wässerlecher Surfaktant Léisung.
(Studie a Biller: ©Nicolosi et al., 2013)

Ultrasonic Liquid-Exfoliation Protokoller

Ultraschall Peeling an Delaminatioun vun Xenen an aner monolayer Nanomaterialien gouf extensiv an der Fuerschung studéiert a gouf erfollegräich an d'industriell Produktiounsstadium transferéiert. Drënner presentéiere mir Iech ausgewielte Peelingprotokoller mat Hëllef vu Sonikatioun.

Ultraschall Exfoliatioun vu Phosphoren Nanoflakes

Phosphor (och bekannt als schwaarze Phosphor, BP) ass en 2D-Schichten, monoelemental Material aus Phosphoratome geformt.
An der Fuerschung vu Passaglia et al. (2018), d'Virbereedung vu stabile Suspensioune vu Phosphoren - Methylmethacrylat duerch sonication-assistéiert Liquid-Phase Exfoliatioun (LPE) vu bP an der Präsenz vu MMA gefollegt vun der radikaler Polymeriséierung gëtt bewisen. Methylmethacrylat (MMA) ass e flëssege Monomer.

Protokoll fir Ultraschall Liquid Exfoliatioun vu Phosphoren

MMA_bPn, NVP_bPn, a Sty_bPn Suspensionen goufen duerch LPE an der Präsenz vun der eenzeger Monomer kritt. An enger typescher Prozedur gouf ~5 mg bP, suergfälteg an engem Mörser zerquetscht, an e Reagenzglieser gesat an duerno gouf eng gewiicht Quantitéit MMA, Sty oder NVP bäigefüügt. D'Monomer bP Suspension gouf fir 90 min sonicéiert mat Hëllef vun engem Hielscher Ultrasonics Homogenisator UP200St (200W, 26kHz), equipéiert mat sonotrode S26d2 (Spëtzt Duerchmiesser: 2 mm). D'Ultraschallamplitude gouf konstant bei 50% gehal mat P = 7 W. An alle Fäll gouf en Äisbad fir eng verbessert Wärmevergëftung benotzt. Déi lescht MMA_bPn, NVP_bPn, a Sty_bPn Suspension goufen duerno mat N2 fir 15 min insuffléiert. All d'Suspensione goufen duerch DLS analyséiert, déi rH Wäerter wierklech no bei deem vun DMSO_bPn weisen. Zum Beispill war d'MMA_bPn Suspension (mat ongeféier 1% vum bP Inhalt) duerch rH charakteriséiert = 512 ± 58 nm.
Wärend aner wëssenschaftlech Studien iwwer Phosphoren d'Sonicatiounszäit vun e puer Stonnen berichten mat Ultraschallreiniger, héije Kachpunkt Léisungsmëttelen a gerénger Effizienz, weist d'Fuerschungsteam vu Passaglia en héich effizienten Ultraschall-Exfoliatiounsprotokoll mat engem Sonde-Typ Ultrasonicator (dh. UP200St).

Ultraschall Borophene Exfoliatioun

Fir sonication Protokoller a Resultater vun ultrasonic borophene Exfoliatioun, klickt w.e.g. hei!

Ultraschall Exfoliatioun vu wéineg-Layer Silica Nanosheets

SEM Bild vun ultraschall exfoliéierten Silika Nanoblieder.Puer-Schicht exfoliéiert Silica Nanosheets (E-SN) goufen aus natierleche Vermiculite (Verm) iwwer Ultraschall Peeling virbereet. Fir d'Synthese vun exfoliéierten Silica Nanosheets gouf déi folgend Flëssegphase Peelingmethod applizéiert: 40 mg Silica Nanosheets (SN) goufen an 40 ml absolute Ethanol verspreet. Duerno gouf d'Mëschung fir 2 Stonnen Ultraschall mat engem Hielscher benotzt Ultraschallprozessor UP200St, equipéiert mat engem 7 mm sonotrode. D'Amplitude vun der Ultraschallwelle gouf konstant bei 70% gehal. En Äisbad gouf applizéiert fir Iwwerhëtzung ze vermeiden. Unexfoliated SN goufen duerch centrifugation bei 1000 RPM- fir 10 min geläscht. Schlussendlech gouf d'Produkt dekantéiert an iwwer Nuecht bei Raumtemperatur ënner Vakuum getrocknt. (cf. Guo et al., 2022)

Ultrasonic Peeling vun 2D Mono-Layer Nanosheets wéi Xenen (zB Phosphor, Borophen etc.) gëtt effizient duerch Sonde-Typ Sonikatioun erreecht.

Ultraschall Peeling vun monolayer Nanosheets mat der Ultrasonicator UP400St.


Ultraschall flësseg Peeling vun eenzel-Layer Nanosheets.

Ultraschall Flësseg Peeling ass héich efficace fir d'Produktioun vun Xenes Nanosheets. D'Bild weist déi 1000 Watt mächteg UIP1000hdT.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


High-Power Ultraschallproben a Reaktoren fir Exfoliatioun vu Xenes Nanosheets

Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt robust an zouverléisseg Ultrasonicatoren an all Gréisst. Vu kompakt Labo Ultraschall-Geräter bis industriell Ultraschallsonden a Reaktoren, Hielscher huet den ideale Ultraschallsystem fir Äre Prozess. Mat laanger Erfarung an Uwendungen wéi Nanomaterial Synthese a Dispersioun, wäert eis gutt trainéiert Personal Iech déi gëeegent Setup fir Är Ufuerderunge recommandéieren. Hielscher industriell Ultraschallprozessoren sinn als zouverléisseg Aarbechtspäerd an industriellen Ariichtungen bekannt. Kapabel fir ganz héich Amplituden ze liwweren, Hielscher Ultraschaller sinn ideal fir High-Performance Uwendungen wéi d'Synthese vu Xenen an aner 2D Monolayer Nanomaterialien wéi Borophen, Phosphoren oder Graphen wéi och eng zouverlässeg Dispersioun vun dësen Nanostrukturen.
Aussergewéinlech mächteg Ultraschall: Hielscher Ultrasonics’ industriell Ultraschallveraarbechter kënne ganz héich Amplituden liwweren. Amplituden vu bis zu 200 µm kënne ganz kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen. Fir nach méi héich Amplituden si personaliséiert Ultraschall-Sonotroden verfügbar.
Héchst Qualitéit – Designt a gemaach an Däitschland: All Ausrüstung ass entworf a fabrizéiert an eisem Sëtz an Däitschland. Virun der Liwwerung un de Client gëtt all Ultraschallapparat suergfälteg ënner voller Laascht getest. Mir striewen no Client Zefriddenheet an eis Produktioun ass strukturéiert fir héchst Qualitéitssécherung ze erfëllen (zB ISO Zertifizéierung).

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
1 bis 500mL 10 bis 200mL / min UP100H
10 bis 2000mL 20 bis 400mL / min UP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT
na 10 bis 100L / min UIP16000
na méi grouss Stärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

W.e.g. benotzt d'Form hei ënnen fir zousätzlech Informatiounen iwwer Ultrasonic Prozessoren, Uwendungen a Präis ze froen. Mir freeën eis Äre Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultrasonic System unzebidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










Ultrasonic High-Shear Homogenisatoren ginn am Labo, Bench-Top, Pilot an Industrieveraarbechtung benotzt.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.



Literatur / Referenzen

Fakten Wësse wat weess

Phosphor

De Phosphor (och schwaarz Phosphor Nanoblatt / Nanoflaken) weisen eng héich Mobilitéit vun 1000 cm2 V–1 s–1 fir eng Probe vun der Dicke 5 nm mat engem héije Stroum ON/OFF Verhältnis vun 105. Als p-Typ Hallefleiter huet Phosphor eng direkt Band Spalt vun 0,3 eV. Ausserdeem huet de Phosphor en direkten Bandspalt, dee bis zu ongeféier 2 eV fir d'Monolayer eropgeet. Dës Material Charakteristiken maachen schwaarz Phosphor Nanosheets engem villverspriechend Material fir industriell Uwendungen an nanoelektronesch an nanophotonic Apparater, déi de ganze Beräich vun der sichtbar Spektrum Cover. (cf. Passaglia et al., 2018) Eng aner potenziell Applikatioun läit a Biomedizin Uwendungen, well relativ niddereg Toxizitéit d'Notzung vu schwaarze Phosphor héich attraktiv mécht.
An der Klass vun zweedimensionalen Materialien ass Phosphoren dacks nieft Grafen positionéiert well, am Géigesaz zu Grafen, Phosphoren eng net null fundamental Bandspalt huet, déi weider duerch Belaaschtung an d'Zuel vun de Schichten an engem Stack moduléiert ka ginn.

Borophen

Borophene ass eng kristallin atomar Monoschicht vu Bor, dh et ass eng zweedimensional Allotrop vu Bor (och Bor Nanosheet genannt). Seng eenzegaarteg physesch a chemesch Charakteristike maachen Borophen zu engem wäertvollen Material fir vill industriell Uwendungen.
Borophene seng aussergewéinlech physesch a chemesch Eegeschafte enthalen eenzegaarteg mechanesch, thermesch, elektronesch, optesch a superleitend Facetten.
Dëst mécht Méiglechkeeten op fir Borophen fir Uwendungen an Alkalimetallionbatterien, Li-S Batterien, Waasserstofflagerung, Supercapacitor, Sauerstoffreduktioun an Evolutioun, souwéi CO2 Elektroreduktiounsreaktioun ze benotzen. Besonnesch héich Interessi geet an Borophen als Anodematerial fir Batterien an als Waasserstofflagermaterial. Wéinst héich theoretesch spezifesch Kapazitéiten, elektronesch Konduktivitéit an Ionentransporteigenschaften, qualifizéiert Borophen als super Anodematerial fir Batterien. Wéinst der héijer Adsorptiounskapazitéit vu Waasserstoff op Borophen bitt et e grousst Potenzial fir Waasserstofflagerung - mat enger Stroagekapazitéit iwwer 15% vu sengem Gewiicht.
Liest méi iwwer Ultraschallsynthese an Dispersioun vu Borophen!


Héich performant Ultraschall! D'Produktpalette vun Hielscher deckt de ganze Spektrum vum kompakten Labo Ultraschall iwwer Bench-Top-Eenheeten op voll-industriell Ultraschallsystemer.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.