Hielscher Echografietechniek

Ultrasone Peeling van Water-dispergeerbare Grafeen

  • Mono- en bi-layer grafeen nanosheets kunnen snel worden geproduceerd via ultrasone peeling met hoge doorvoer en lage kosten.
  • Ultrasoon geëxpandeerd grafeen kan worden gefunctionaliseerd met biopolymeren om in water dispergeerbare grafeen verkrijgen.
  • Door ultrasone cavitatie kan het gesynthetiseerde grafeen verder worden verwerkt tot een stabiele watergedragen dispersie.

 

Ultrasone Peeling van hoge kwaliteit Grafeen

Ultrasone trillingen is een betrouwbare methode om grafeen lagen (mono-, bi- en weinig lagen grafeen) vanaf grafietvlokken of deeltjes. Terwijl andere gebruikelijke afschilfering technieken zoals kogel- en walsmolens of high-shear mixers zijn gekoppeld aan lage kwaliteit en het gebruik van agressieve reagentia en oplosmiddelen, de ultrasone peeling werkwijze overtuigd door zijn hoge printkwaliteit, hoge procescapaciteit en milde verwerkingsomstandigheden.
ultrasone cavitatie creëert intense afschuifkrachten, waarbij de gestapelde grafietlagen in mono-, bi- en weinig lagen bestaande defectvrije grafeen scheiden.

Water-dispergeerbare Grafeen Sheets

Onder normale omstandigheden, grafeen nauwelijks dispergeerbaar in water en vormt aggregaten en agglomeraten wanneer gedispergeerd in waterig medium. Aangezien waterige systemen significante voordeel dat goedkoop, niet-toxisch, milieuvriendelijke waterbasis grafeen systemen zijn zeer aantrekkelijk voor grafeen producenten en de verwerkende industrie.
Om water dispergeerbare grafeen nanosheets verkrijgen, wordt het ultrasoon geëxpandeerd grafeen gemodificeerd met polysachariden / biopolymeren zoals pullulan, chitosan, alginaat, gelatine of Arabische gom.

voordelen:Grafeen afschilfering ultrasoon dispergeerapparaat UP400St

  • hoge kwaliteit grafeen
  • hoge opbrengst
  • Watergedragen dispersie
  • hoge concentratie
  • hoge efficiëntie
  • snel proces
  • goedkoop
  • hoge doorvoer
  • milieuvriendelijk
7kW ultrasone dispergeren voor inline grafeen productie (klik om te vergroten!)

Ultrasoon systeem voor het grafeen afschilfering

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Protocol van Direct afschilfering van Graphite

Niet-ionogene en anionogene pullulan alginaat (1,0 g) werd afzonderlijk opgelost in 20 ml gedestilleerd water (DI), terwijl kationisch chitosan (0,4 g) werd opgelost in 20 ml DI met 1 gew% azijnzuur. Grafietpoeder werd gedispergeerd in de waterige biopolymeeroplossingen en behandeld onder toepassing van een ultrasone processor UP200S (Maximaal vermogen 200 W, frequentie 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Duitsland) uitgerust met een afgeknotte kegel titanium sonotrode (model microtip S3, tip diameter 3 mm, maximale amplitude 210μm, akoestische vermogensdichtheid, resp intensiteit 460 B cm-2) Onder de volgende omstandigheden: 0,5 cyclus 50% amplitude gedurende 10, 20, 30 en 60 minuten respectievelijk. De beste resultaten werden verkregen bij 30min sonicatie. Sonicatie werd toegepast op het vermogen van 16,25 W gedurende 30 minuten, het energieverbruik (energieopbrengst per volume-eenheid) van 731 ml Ws-1.
Vervolgens werden mengsels gecentrifugeerd bij 1500 rpm gedurende 60 min unexfoliated grafietdeeltjes te verwijderen en vervolgens 5 maal gewassen en opnieuw gecentrifugeerd bij 5000 rpm gedurende 20 min om overmaat biopolymeren te verwijderen. Het verkregen donkergrijze oplossingen werden onder vacuüm gedroogd bij 40 ° C totdat geen massaverlies. Het verkregen polymeer-grafeen poeders werden opnieuw gedispergeerd in water (1 mg ml-1 voor pullulan en chitosan; 0,18 mg ml-1 voor alginaat) te karakteriseren. Grafeen vel verkregen pullulan-, alginate- en chitosan ondersteunde ultrasone trillingen werden aangeduid als pull-G, G-alg en chit-G resp.
Van de drie systemen, pullulan en chitosan effectiever waren in afschilfering van grafiet dan alginaat. Deze werkwijze gaf afgebladderd mono-, bi-, en enkele lagen grafeen vellen met lage laterale (randen) defecten. De adsorptie van biopolymeren aan grafeen oppervlak verschaft een langdurige stabiliteit (meer dan 6 maanden) van de waterige dispersie.
(Unalan et al. 2015)

Ultrasone afschilfering van in water dispergeerbare grafeen nanosheets (Unalan et al. 2015)

TEM beelden van pull-G: (a) 10 min; (B) 20 min; (C) 30 min; (D) 60 min; (E) chit-G gedurende 30 min; (F) ALG-G gedurende 30 minuten. (Unalan et al. 2015)

Ultrasone systemen

Hielscher's high-power ultrasone processors worden wereldwijd gebruikt voor de succesvolle afschilfering en verspreiding van grafiet en grafeen. Onze ultrasone verspreidingen zijn verkrijgbaar bij het lab en bench-top tot volledige industriële productie-eenheden. Naast de robuustheid, 24/7 gebruik en lage onderhoudskosten, Hielscher ultrasonicators overtuigen door hoge gemak van de verwerking en lineaire schaalbaarheid.
Processen kunnen gemakkelijk worden getest en geoptimaliseerd in het lab. Daarna kunnen alle proces resultaten worden geschaald volledig lineair commerciële productie-niveau. Dit maakt sonicatie een effectieve en efficiënte productiewerkwijze voor het grote aantal hoogwaardige grafeen vel.
Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processors kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes van maximaal 200 urn kan gemakkelijk continu worden uitgevoerd in 24/7 operatie. Voor nog hogere amplituden, aangepaste ultrasone sonotrodes beschikbaar. Passende ultrasone reactoren zorgen voor de mogelijkheid van een betrouwbare en veilige massaproductie van hoge kwaliteit grafeen nanosheets.

Ultrasone dispergeerinrichting zijn verkrijgbaar bij de kleine handheld apparaat om bench-top en full-industriële ultrasone systemen voor grote volume verwerking (klik om te vergroten!)

Hielscher ultrasone's hoogvermogen homogenisatoren zijn beschikbaar voor alle processchaal – van lab naar de productie.

De robuustheid van ultrasone apparatuur Hielscher's zorgt voor 24/7 gebruik in zware en in veeleisende omgevingen.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie wilt over ultrasone homogenisatie. We zullen u graag een ultrasoon systeem aanbieden dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.


Literatuur / Referenties

  • Unalan I.E., Wan C Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-geassisteerde snelle afschilfering van grafietplaatjes tot hoogwaardige waterdispergeerbare grafeen vel. RSC Advances 5, 2015. 26.482-26.490.


Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Grafeen

grafeen sheet Grafeen is een monolaag van sp2-gebonden koolstofatomen. Grafeen biedt unieke eigenschappen van het materiaal, zoals een buitengewoon groot specifiek oppervlak (2620 m2g-1), Superieure mechanische eigenschappen met een elasticiteitsmodulus van 1 TPa en een intrinsieke sterkte van 130 GPa, een extreem hoge elektronengeleidingsvermogen (kamertemperatuur elektronenmobiliteit van 2,5 x 105 cm2 V-1s-1), Zeer hoge thermische geleidbaarheid (boven 3000 W m K-1), De belangrijkste eigenschappen te noemen. Door zijn uitstekende materiaaleigenschappen wordt grafeen intensief gebruikt in de ontwikkeling en productie van high performance batterijen, brandstofcellen, zonnecellen, supercondensator, waterstof opslag, elektromagnetische schilden en elektronische apparaten. Bovendien is grafeen opgenomen in vele nanocomposieten en samengestelde materialen versterkingsadditief, b.v. in polymeren, keramiek en metaal matrices. Door zijn hoge geleidbaarheid, grafeen is een belangrijk onderdeel van geleidende verf en inkt.
De snelle en veilige ultrasone bereiding van foutloze grafeen bij grote volumes tegen lage kosten mogelijk maakt voor de verbreding van de toepassingen van grafeen om meer en meer industrieën.