Exfoliación grafeno a base de ar dehe
Ar exfoliación ultrasónica permite producir grafeno tx'u̲tho capas hinda njapu'befi ya disolventes ásperos utilizando únicamente ar dehe pura. Sonicación alta ir delamina ya láminas grafeno mbo 'nar nt'ot'e hingi maa. Evitación disolventes bi pa̲ti ar exfoliación grafeno ja 'nar proceso xí ne ya sostenible.
Producción grafeno ir nge ya exfoliación fase líquida
Ar grafeno ar fabrica comercialmente a través de ar llamada exfoliación fase líquida. Exfoliación fase líquida ar grafeno requiere njapu'befi ya disolventes tóxicos, perjudiciales pa ar nt'uni mbo jar ximha̲i ne costosos, da utilizan komongu pretratamiento químico wa combinación ko yá ko 'nar técnica dispersión mecánica. Pa ar dispersión mecánica ya láminas grafeno, ar ultrasonidos ar xi establecido komongu técnica altamente fiable, nt'ot'e xi hño ne ya segura pa producir láminas grafeno mextha ar hño jar dätä cantidades jar za̲ ár nthe̲ totalmente industrial. Dado da njapu'befi ya disolventes agresivos nzäm'bu̲ gi pe̲wi wa xí njät'i ar costes, contaminación, eliminación ne eliminación complejas, hñäki Ntsuni, nja'bu komongu carga ambiental, 'nar 'na ar mpa̲ti hingi tóxica ne mäs segura ar significativamente ventajosa. Exfoliación grafeno utilizando ar dehe komongu ar ultrasonido disolvente ne nts'edi pa delaminación mecánica tx'u̲tho capas láminas grafeno ge, ir 'nar técnica altamente prometedora pa ar fabricación ar grafeno xí.
Ya disolventes pa ngatho, ne da menudo ar utilizan komongu fase líquida pa dispersar nano hojas grafeno, incluyen sulfóxido dimetil (DMSO), N, N — dimetilformamida (DMF), N — metil — 2 — pirrolidona (NMP), tetrametillurea (TMU), tetrahidrofurano (THF), carbonateacetona propileno (PC), etanol ne ar formamida.
Técnica ya establecida jar ya'bu̲ plazo pa ar exfoliación grafeno escala yá 'ma, komongu ar ultrasonidos permite producir grafeno mextha hño mextha pureza jar hñets'i'i ar costo. Komo ar exfoliación ultrasónica grafeno ar tsa̲ da escalar completamente linealmente ma 'na ar volumen, ar rendimiento producción escamas grafeno mextha ar hño ar tsa̲ da implementar hingi hembi da pa ar producción masa grafeno.
Ar UIP2000hdT ge 'nar potente dispersor ultrasónico ar 2kW pa exfoliación ne dispersión grafeno.
Exfoliación ultrasónica grafeno jar dehe
(2020) investigó ya efectos ar amplitud ne ar intensidad ar sonicación soluciones puras grafito ar dehe ne grafito ne ar exfoliación grafeno resultante. Jar estudio, usaron 'nar Hielscher Up200s (200W, 24 ar kHz). Exfoliación ultrasónica ko ar dehe ar aplicó komongu 'nar proceso 'nar Honto bi thogi pa ar delaminación grafeno tx'u̲tho ya capas. 'Nar nt'ot'e hingi maa ar 2 h bí xingu pa producir grafeno tx'u̲tho capas ja 'nar configuración sonicación Baso ar precipitados xi xogi.
'Nar secuencia mextha velocidad (ar ar a da f) ar marcos da ilustran ar exfoliación sonomecánica 'nar copo grafito jar dehe utilizando ar UP200s, 'nar ultrasonicador 24 kHz ko sonotrodo 3 mm. Ya flechas muestran lugar división (exfoliación) ko burbujas cavitación da penetran ar división.
© Tyurnina et jar ar. 2020 ()CC BY — NC — ND 4.0)
Optimización exfoliación ultrasónica grafeno
Ar configuración ultrasónica utilizada ya Tyurnina et jar ar. (2020) ar tsa̲ da optimizar hingi hembi da pa 'nar dätä dätä nt'ot'e ne 'nar exfoliación mäs ngut'a ir nge njapu'befi 'nar reactor ultrasónico cerrado modo flujo da través. Ar nt'ot'e ultrasónico jar 'ñu permite 'nar nt'ot'e ultrasónico significativamente mäs uniforme ya nga̲tho ar materia prima ar grafito: alimentando ár njäts'i ya grafito yá agua Hmunts'i jar espacio confinado cavitación ultrasónica, nga̲tho ar grafito bí japi uniformemente sonicado resultando 'nar mar hñets'i rendimiento escamas grafeno mextha ar hño.
Ya sistemas Ultrasonics Hielscher permiten 'nar control preciso dige ngatho ya parámetros ar procesamiento mahyoni, komongu ar amplitud, pa retención, entrada energía (Ws yá mL), presión ne mpat'i. Da t'ot'e ya parámetros ultrasónicos óptimos xta komongu ar nt'uni máximo ar rendimiento, ar hño ne ar dätä nt'ot'e Nxoge.
Tema promueve ar ultrasonidos ar exfoliación grafeno
Nu'bu̲ ya ondas ultrasonido mextha nts'edi bí acoplan ja 'nar lodo polvo grafito ne ya dehe wa ma'ra ya disolvente, ya ndu nzafi sonomecánicas komongu ar cizalladura mextha, turbulencias ya hmä ne ya diferenciales mextha presión ne mpat'i crean nkohi ar intensidad energética. Gi nkohi intensidad energética ya nt'uni fenómeno ar cavitación acústica. Lei mäs dige cavitación ultrasónica nuwa!
Ultrasonido nts'edi gi du̲i expansión polvo grafito, ya ne ya fluidos ar presionan ja ya capas grafeno, ar ne nuya bí compone ar grafito. Ya ndu nzafi ar cizallación ultrasónicas delaminan ya hojas Nthuts'i grafeno ne da dispersan komongu escamas grafeno jar ár njäts'i. Da uni nzäm'bu ya'bu̲ plazo grafeno jar dehe, bí requiere 'nar tensioactivo.
Mechnismo exfoliación ultrasónica jar fase líquida ar exfoliación grafeno.
Estudio ne ya tsita Tyurnina et jar el., 2021.
Ultrasonicadores mar hñets'i rendimiento pa exfoliación grafeno
Ya características inteligentes ya ultrasonicadores Hielscher gi 'bu̲hu̲ diseñadas pa garantizar 'nar funcionamiento fiable, resultados reproducibles ne facilidad njapu'befi. Ya ajustes operativos ar xi acceder ne marcar hingi hembi da a través de 'nar menú intuitivo, nä'ä ar tsa̲ da acceder a través de pantalla táctil jar njät'i 'bede ne ar control remoto ar navegador. Ir ga̲tho ya nkohi procesamiento, komongu ar energía neta, ar energía Nxoge, ar amplitud, pa, ar presión ne ar mpat'i, bí registran automáticamente 'na jar tarheta SD incorporada. 'Me̲hna bí permite da hnu ne comparar ejecuciones ar sonicación bí thogi ne optimizar proceso exfoliación grafeno ko ar máxima dätä nt'ot'e.
Ya sistemas Ultrasonics Hielscher ar utilizan jar nga̲tho ar ximha̲i da fabricación ya láminas grafeno mextha ar hño ne óxidos grafeno. Ya ultrasonicadores industriales Hielscher xi funcionar hingi hembi da ko altas amplitudes jar funcionamiento continuo (24 yá 7 yá 365). Ya amplitudes asta 200μm xi generar hingi hembi da ñäñho ko sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas yá cuernos ne) cascatrodesTM). Pa amplitudes aún mi mäs altas, sonotrodos ultrasónicos personalizados gi 'bu̲hu̲ da 'mui. Nu'bya ár robustez ne jár nja, HMUNTS'UJE sistemas exfoliación ultrasónica ar instalan comúnmente pa aplicaciones hontho hñei ne entornos exigentes.
Ya procesadores ultrasónicos Hielscher pa exfoliación grafeno ya gi 'bu̲hu̲ instalados jar nga̲tho ar ximha̲i da escala yá 'ma. Ga japi ar jar contacto ko ngekagihe nu'bya pa da mä ár proceso ar fabricación ar grafeno! Ma jä'i xi hño experimentado da encantado ar t'uni mäs ungumfädi dige ar proceso exfoliación, sistemas ultrasónicos ne precios!
Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximado HMUNTS'UJE ultrasonicators:
| Volumen lote | Tasa flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 jar 500mL | 10 200 mL yá min | UP100H |
| 10 da 2000mL | 20 400 mL yá min. | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 da 20L | 0.2 4 L yá min | UIP2000hdT |
| 10 da 100L | 2 10 L yá min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 100 L yá min | UIP16000 |
| n.a. | mäs dätä | Cluster ar UIP16000 |
Ja ar contacto ko ngekihe! Yá preguntar ga!
Hielscher Ultrasonidos fabrica homogeneizadores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa aplicaciones ar mezcla, dispersión, emulsión ne extracción jar laboratorio, ar piloto ne ar escala industrial.
Ot'a yá Referencias
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin (2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon Vol. 168, 2020. 737-747.
(Available under a Creative Commons Attribution 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. See full terms here.) - Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Štengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
Hechos Bale ar penä ga pädi
Grafeno
Grafeno ge 'nar monocapa sp2— consolidado átomos thehñä. Grafeno ofrece características únicas hñei komongu 'nar extraordinaria superficie específica dätä (2620 m2g— 1), ya propiedades mecánicas ar t'uti hñe̲he̲ ko módulo Young 1 TPa ne 'nar intrínseca ndu nzafi ar 130 GPa, 'nar altísima conductividad electrónica (movilidad ar electrón mpat'i 2,5 × 105 cm2 V— 1s— 1), ya conductividad térmica ar na mextha (por encima de 3000 W m ë— 1), ja ya propiedades mäs mahyoni. Nu'bya yá propiedades hñei t'uti hñe̲he̲, grafeno ar gi japu̲'be̲fi pesadamente ár nte ne producción baterías mar hñets'i rendimiento, celdas ar combustible, células solares, supercapacitor, almacenamiento hidrógeno, escudos electromagnéticos ne dispositivos electrónicos. 'Nehe, grafeno ar incorpora xingu ya nanocomposites ne materiales compuestos komongu ar aditivo, ngu, jar polímeros, ar cerámicas ne ar matrices metálicas ar refuerzo. Nu'bya ár mextha conductividad, ar grafeno ge 'nar componente mahyoni pinturas conductoras ne tintas.
Ar rápido ne seguro nt'ot'e ultrasónica grafeno defectos jar dätä volúmenes bí bajos ar costos permite ntu̲ngi ya aplicaciones ar grafeno da mäs ne mäs industrias.
Grafeno ge 'nar capa 'nar átomo espesor carbono, nä'ä to da descrito komongu 'nar estructura 2D wa ar 'nar sola capa grafeno ('nar sola capa grafeno = SLG). Graphene pe̲ts'i 'nar extraordinario Nar dätä hño superficie específica ne propiedades mecánicas t'uti hñe̲he̲ (módulo Young 1 ar TPa ne ar intrínseca ndu nzafi ar 130 GPa), ofrece Nar dätä hño conductividad electrónica ne térmica, movilidad portador carga, transparencia ne ar impermeable ja ya gases. Nu'bya gi características ar hñei, ar grafeno ar gi japu̲'be̲fi komongu refuerzo aditivo pa gi compuestos ár resistencia, conductividad, etcetera. Pa combinar ya características grafeno ko ya materiales, grafeno da dispersar jar ar compuesto wa da t'uni komongu 'nar capa película delgada dige 'nar sustrato.
Ultrasonidos ya mar hñets'i ar rendimiento! Gama productos Hielscher cubre nga̲tho ar espectro, ndezu̲ ar ultrasonicador ar laboratorio xí nze̲di dige unidades sobremesa asta sistemas ultrasónicos totalmente industriales.