Nanosfery tlenku rutenu w procesie eksfoliacji ultradźwiękowej

Monowarstwy tlenku rutenu mogą być wydajnie wytwarzane przy użyciu ultradźwięków typu sondowego. Głównymi zaletami ultradźwiękowej eksfoliacji są: wydajność procesu, wysoka wydajność, krótki czas obróbki oraz łatwa i bezpieczna obsługa. Ze względu na wysoką wydajność i doskonałą jakość wytwarzanych nanorurek, ultradźwięki są wykorzystywane do przemysłowej produkcji wielu nanorurek, w tym grafenu i boropenu.

Ultradźwiękowa eksfoliacja nanopłytek tlenku rutenu

Nanosfery tlenku rutenu (RuO2, znanego również jako rutenian) oferują unikalne właściwości, takie jak wysoka przewodność, niska rezystywność, wysoka stabilność, wysoka funkcja pracy i dobra podatność na suche trawienie. Dzięki temu tlenek rutenu jest dobrym materiałem na elektrody w urządzeniach pamięciowych i tranzystorach.

Eksfoliacja ultradźwiękowa jest wysoce wydajną metodą szybkiego i prostego wytwarzania monowarstwowych nanosieci tlenku rutenu.

Obrazy SEM złuszczonych nanopłytek RuO2 przy zastosowaniu a) 1 minutowego i b) 7 minutowego ultradźwięku.
(opracowanie i zdjęcia: ©Kim et al., 2021)

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Wysokowydajne ultradźwięki to niezawodna i wysoce wydajna eksfoliacja dziewiczych nanopowłok takich jak grafen, monowarstwy tlenku rutenu i boropen w ciągłej produkcji inline.

System ultradźwiękowy o przemysłowej mocy do przemysłowej eksfoliacji inline nanosieci tlenku rutenu.

Studium przypadku: Wysoko wydajna eksfoliacja RuO2 przy użyciu ultradźwiękowca typu sonda

Ultradźwiękowe ciekłe złuszczanie jednowarstwowych nanosiatek.Kim i wsp. (2021) wykazali w swoich badaniach znaczną poprawę eksfoliacji monowarstwowych nanosieci tlenku rutenu. Badacz stworzył wysokie wydajności cienkich arkuszy tlenku metalu RuO2 przy użyciu ultradźwięków. Konwencjonalny proces interkalacji poprzez reakcje wymiany jonowej jest powolny i daje tylko ograniczone ilości dwuwymiarowych (2D) nanosieci ze względu na rozmiar cząsteczek i energię chemiczną wymaganą do reakcji. Aby przyspieszyć proces i zwiększyć ilość wytwarzanych nanosieci tlenku rutenu, zintensyfikowali proces eksfoliacji poprzez zastosowanie energii ultradźwiękowej do roztworu tlenku RuO2. Stwierdzili, że już po 15 minutach ultradźwięków ilość arkuszy wzrosła o ponad 50%, jednocześnie zmniejszył się ich rozmiar poprzeczny. Obliczenia funkcjonalnej teorii gęstości wykazały, że energia aktywacji eksfoliacji jest znacznie zmniejszona poprzez podział warstw RuO2 na małe rozmiary poprzeczne. Ta redukcja rozmiaru ma miejsce, ponieważ sonikacja pomogła łatwiej rozdzielić warstwy tlenku metalu. Badania te podkreślają, że stosowanie ultradźwięków jest dobrym i łatwym sposobem wytwarzania monowarstwowych nanosieci tlenku rutenu. Pokazuje to, że proces wymiany jonowej wspomagany ultradźwiękami oferuje łatwe i efektywne podejście do wytwarzania dwuwymiarowych arkuszy tlenku metalu. Zalety ultradźwiękowej eksfoliacji wyjaśniają, dlaczego ultradźwiękowa eksfoliacja i delaminacja jest szeroko stosowana jako technika produkcji nanomateriałów 2D, znanych również jako ksen, w tym grafenu i boropenu.

Proces eksfoliacji ultradźwiękowej z wykorzystaniem ultradźwiękowca UIP1000hd firmy HIelscher znacznie przyspiesza i intensyfikuje eksfoliację monowarstwowych nanosieci tlenku rutenu. Nanosieci RuO2 wykazują wysoką przewodność i są uważane za potencjalny materiał na nadprzewodniki.

Eksfoliacja ultradźwiękowa sprzyja wysoce wydajnej i przyspieszonej produkcji 2D nanosieci tlenku rutenu w dużej skali
(opracowanie i zdjęcia: ©Kim et al., 2021).

Ultradźwiękowiec UP400St do intensyfikowanej ultradźwiękami eksfoliacji arkuszy nanotlenku rutenu.

Ultradźwiękowa eksfoliacja nanopłytek RuO2 może być przeprowadzona również w skali laboratoryjnej. Zdjęcie przedstawia ultradźwiękowiec sondowy UP400St podczas eksfoliacji arkuszy w zlewce.

Protokół złuszczania tlenku rutenu wspomaganego ultradźwiękami

Poniższy protokół jest instrukcją krok po kroku dla syntezy nanosiatek RuO2 przy użyciu ultradźwiękowo wspomaganego procesu reakcji wymiany jonowej, jak opisuje Kim et al. (2021).
 

  1. Przygotować roztwór RuO2 i interkalantu, rozpuszczając je w rozpuszczalniku (2-propanol) i mieszając przez okres do 3 dni.
  2. Stosować energię ultradźwiękową za pomocą ultradźwiękowca sondowego (np. ultradźwiękowiec sondowy UP1000hdT (1000W, 20kHz) z sonotrodą BS4d22) do roztworu przez 15 minut w celu zwiększenia wydajności nanosiatek RuO2 o ponad 50% i rozszczepienia warstw RuO2 na równomiernie małe boki.
  3. Wykorzystaj obliczenia funkcjonalnej teorii gęstości, aby potwierdzić, że energia aktywacji eksfoliacji jest znacznie zmniejszona.
  4. Zbierz powstałe nanosieci RuO2, które mogą być wykorzystane do różnych zastosowań.

 
Prostota tego protokołu ultradźwiękowej eksfoliacji nanosieci RuO2 podkreśla korzyści płynące z ultradźwiękowej produkcji nanosieci. Sonikacja jest wysoce wydajną techniką wytwarzania wysokiej jakości monowarstwowych nanosieci RuO2 o grubości około 1 nm. Protokół okazał się również skalowalny i powtarzalny, co czyni go odpowiednim do produkcji na dużą skalę nanorurek RuO2 do różnych zastosowań w elektronice, katalizie i magazynowaniu energii.

Ultradźwiękowe złuszczanie grafenu w wodzie

Szybka sekwencja (od a do f) klatek ilustrujących sono-mechaniczne złuszczanie płatka grafitu w wodzie przy użyciu UP200S, ultradźwiękowca o mocy 200W z 3-mm sonotrodą. Strzałki pokazują miejsce rozszczepienia (eksfoliacji) z pęcherzykami kawitacyjnymi wnikającymi w rozszczepienie.
(opracowanie i zdjęcia: © Tyurnina i wsp. 2020

Intensywna ultradźwięki przy użyciu sondy ultradźwiękowej (sonotrody) są wysoce efektywną metodą delaminacji i eksfoliacji nanopowłok grafenowych.

Mechanizm ultradźwiękowej eksfoliacji nanosiatek 2D.
(opracowanie i grafika: Tyurnina i in., 2020)

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Wysokowydajne ultradźwiękowce do eksfoliacji RuO2

Przemysłowy Ultrasonicator UIP6000hdT dostarcza 6000 W ultradźwięków o wysokiej intensywności za pośrednictwem sondy (sonotrody) do zastosowań związanych z homogenizacją, dyspersją, emulgacją i ekstrakcją.Do produkcji wysokiej jakości nano-szkieletów tlenku rutenu i innych ksenów wymagane są niezawodne, wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe. Amplituda, ciśnienie i temperatura są istotnymi parametrami, które mają decydujące znaczenie dla powtarzalności i spójnego produktu. Procesory Hielscher Ultrasonics to wydajne i precyzyjnie sterowane systemy, które pozwalają na dokładne ustawienie parametrów procesu i ciągłe wyjście ultradźwięków o dużej mocy. Ultradźwięki przemysłowe Hielscher mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm mogą być bez problemu realizowane w trybie ciągłym 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Solidność urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających środowiskach.
Nasi klienci są zadowoleni z wyjątkowej solidności i niezawodności systemów Hielscher Ultrasonics. Montaż w obszarach o dużym obciążeniu (np. obróbka nanomateriałów na dużą skalę), wymagające środowiska i praca 24/7 zapewniają wydajne i ekonomiczne przetwarzanie. Ultradźwiękowa intensyfikacja procesu skraca czas przetwarzania i pozwala osiągnąć lepsze rezultaty, tj. wyższą jakość, większą wydajność, innowacyjne produkty.

Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany

Ultradźwięki firmy Hielscher są znane z najwyższej jakości i standardów konstrukcyjnych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwięków z obiektami przemysłowymi. Surowe warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na ultradźwięki o wysokiej wydajności, charakteryzujące się najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partiinatężenie przepływuPolecane urządzenia
0.5-1,5 mLb.d.VialTweeter
1 do 500mL10-200mL/minUP100H
10 do 2000mL20-400mL/minUP200Ht, UP400St
0.1 do 20L0.2 do 4L/minUIP2000hdT
10-100L2 do 10L/minUIP4000hdT
15 do 150L3 do 15L/minUIP6000hdT
b.d.10-100L/minUIP16000
b.d.większeklaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w laboratoriach, na stanowiskach badawczych, w procesach pilotażowych i przemysłowych.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / materiały źródłowe


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.


Chętnie porozmawiamy o Państwa procesie.

Skontaktujmy się.