Rutēnija oksīda nanolapas, izmantojot ultraskaņas pīlingu

Rutēnija oksīda monoslāņa nanosheets var efektīvi ražot, izmantojot zondes tipa ultrasonication. Galvenās ultraskaņas nanolapas pīlinga priekšrocības ir procesa efektivitāte, augsta raža, īsa apstrāde un facile, droša darbība. Sakarā ar augsto efektivitāti un ražoto nanolapu augstāko kvalitāti, ultrasonication tiek izmantota daudzu nanolapu, tostarp grafēna un borofēna, rūpnieciskai ražošanai.

Rutēnija oksīda nanolapu ultraskaņas pīlings

Rutēnija oksīda (RuO2, pazīstams arī kā rutenāts) nanosheets piedāvā unikālas īpašības, piemēram, augstu vadītspēju, zemu pretestību, augstu stabilitāti, augstu darba funkciju un labu jutību pret sausu kodināšanu. Tas padara rutēnija oksīdu par labu materiālu elektrodiem atmiņas ierīcēs un tranzistoros.

SEM attēli ar pīlinga RuO2 nanosheets, izmantojot a) 1 minūti un b) 7 minūtes ultrasonication.
(pētījums un attēli: ©Kim et al., 2021)

Gadījuma izpēte: Ļoti efektīvs RuO2 pīlings, izmantojot zondes tipa ultrasonikatoru

(2021) savā pētījumā parādīja ievērojamu rutēnija oksīda monoslāņa nanoslāņu pīlinga uzlabošanos. Pētnieks radīja augstu ražu plānām RuO2 metāla oksīda loksnēm, izmantojot ultrasonication. Parastais interkalācijas process, izmantojot jonu apmaiņas reakcijas, ir lēns un rada tikai ierobežotu daudzumu divdimensiju (2D) nanolapu, pateicoties molekulu lielumam un reakcijai nepieciešamajai ķīmiskajai enerģijai. Lai padarītu procesu ātrāku un palielinātu saražoto rutēnija oksīda nano-lokšņu daudzumu, tie pastiprināja pīlinga procesu, ruO2 oksīda šķīdumam pielietojot ultraskaņas enerģiju. Viņi konstatēja, ka tikai pēc 15 minūšu ultrasonikācijas lokšņu daudzums palielinājās par vairāk nekā 50%, vienlaikus samazinājās lokšņu sānu izmērs. Blīvuma funkcionālās teorijas aprēķini parādīja, ka pīlinga aktivācijas enerģija ir ievērojami samazināta, sadalot RuO2 slāņus nelielā sānu izmērā. Šis izmēra samazinājums notiek tāpēc, ka ultraskaņas apstrāde palīdzēja vieglāk sadalīt metāla oksīda slāņus. Šis pētījums uzsver, ka ultraskaņas izmantošana ir labs un vienkāršs veids, kā padarīt rutēnija oksīda monoslāņa nanolapas. Tas parāda, ka ultraskaņas atbalstīts jonu apmaiņas process piedāvā vieglu un efektīvu pieeju 2D metāla oksīda nanolapu izgatavošanai. Ultarsonic pīlinga īpašības izskaidro, kāpēc ultraskaņas pīlings un delaminācija tiek plaši izmantota kā ražošanas tehnika 2D nanomateriāliem, kas pazīstami arī kā ksēni, ieskaitot grafēnu un borofēnu.

Ultraskaņas pīlings veicina ļoti efektīvu un paātrinātu rutēnija oksīda 2D nanolapu ražošanu lielā mērogā
(pētījums un attēli: ©Kim et al., 2021).

Protokols par ultrasoniski atbalstītu rutēnija oksīda pīlingu

Šis protokols ir soli pa solim instrukcija RuO2 nanolapu sintēzei, izmantojot ultrasoniski atbalstītu jonu apmaiņas reakcijas procesu, kā aprakstīts Kim et al. (2021).
 

1. Sagatavo RuO2 un interkalanta šķīdumu, izšķīdinot tos šķīdinātājā (2-propanolā) un maisot līdz 3 dienām.
2. Uzklājiet ultraskaņas enerģiju, izmantojot zondes tipa ultrasonicator (piemēram, zondes tipa ultrasonicator UP1000hdT (1000W, 20kHz) ar sonotrode BS4d22) šķīdumam 15 minūtes, lai palielinātu RuO2 nanosheets ražu par vairāk nekā 50% un sadalītu RuO2 slāņus vienmērīgi mazā sānu izmērā.
3. Izmantojiet blīvuma funkcionālās teorijas aprēķinus, lai apstiprinātu, ka pīlinga aktivācijas enerģija ir ievērojami samazināta.
4. Savāc iegūtās RuO2 nanolapas, kuras var izmantot dažādiem lietojumiem.

 
Šī protokola vienkāršība RuO2 nanosheets ultraskaņas pīlingam uzsver ultraskaņas nanosheet ražošanas priekšrocības. Ultraskaņas apstrāde ir ļoti efektīva metode, lai ražotu augstas kvalitātes monoslāņu RuO2 nanolapas ar biezumu aptuveni 1 nm. Tika arī konstatēts, ka protokols ir mērogojams un reproducējams, padarot to piemērotu liela mēroga RuO2 nanolapu ražošanai dažādiem lietojumiem elektronikā, katalīzē un enerģijas uzglabāšanā.

Ātrgaitas kadru secība (no a līdz f), kas ilustrē grafīta pārslas sono-mehānisko lobīšanos ūdenī izmantojot UP200S, 200W ultrasonicator ar 3 mm sonotrode. Bultiņas parāda sadalīšanas (pīlinga) vietu ar kavitācijas burbuļiem, kas iekļūst sadalījumā.
(pētījums un attēli: © Tyurnina et al. 2020

Augstas veiktspējas ultrasonikatori RuO2 pīlingam

Augstas kvalitātes rutēnija oksīda nano-lapu un citu ksēnu ražošanai ir nepieciešama uzticama augstas veiktspējas ultraskaņas iekārta. Amplitūdas, spiediena un temperatūras būtiskie parametri, kas ir būtiski reproducējamībai un konsekventam produktam. Hielscher Ultrasonics procesori ir jaudīgas un precīzi kontrolējamas sistēmas, kas ļauj precīzi iestatīt procesa parametrus un nepārtrauktu lieljaudas ultraskaņas izvadi. Hielscher rūpnieciskie ultrasonikatori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.
Mūsu klienti ir apmierināti ar Hielscher Ultrasonics sistēmu izcilo izturību un uzticamību. Uzstādīšana lieljaudas pielietojuma jomās (piemēram, liela mēroga nanomateriālu apstrāde), prasīga vide un 24/7 darbība nodrošina efektīvu un ekonomisku apstrādi. Ultraskaņas procesa intensifikācija samazina apstrādes laiku un sasniedz labākus rezultātus, t.i. augstāka kvalitāte, augstāka raža, inovatīvi produkti.

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: