Ultradźwiękowy Złuszczanie dyspergowalnych w wodzie grafenu

  • Mono- i bi-warstwowe nanosheets grafenowe można szybko wytwarzana poprzez ultradźwiękowe złuszczania z wysoką wydajnością i przy niskich kosztach.
  • Ultradźwiękami złuszczony graphene może być funkcjonalizowana biopolimerów w celu uzyskania wody dyspergowalne grafenu.
  • Od kawitacji ultradźwiękowej syntetyzowane graphene mogą być dalej przetwarzane w stabilnej dyspersji na bazie wody.

Ultradźwiękowy Złuszczanie wysokiej jakości grafenu

Ultradźwięki jest niezawodny sposób wytwarzania warstwy grafenowych (mono-, bi- i niektóre warstwy grafenowych) z płatków grafitu lub cząstek. Podczas gdy inne techniki znane złuszczające takie jak kulkowych i młynów walcowych lub mieszalnikach zapewniających duże naprężenia ścinające są związane jest z niską jakością i stosowania agresywnych odczynników i rozpuszczalników, sposób ultradźwiękowy złuszczanie przekonuje jej produkcji wysokiej jakości, wysokiej wydajności procesu i umiarkowanych warunkach technologicznych.
Kawitacja ultradźwiękowa powoduje powstanie intensywnych sił ścinających, które rozdzielają ułożone warstwy grafitu na mono-, dwu- i kilkuwarstwy pozbawionego defektów grafenu.

Dyspersyjne w wodzie arkusze grafenowe dzięki sonikacji

Sonikacja przy użyciu sondy ultradźwiękowej jest skuteczną metodą złuszczania monowarstwowych nanorurek grafenowych i ich równomiernego rozpraszania. Ultradźwiękowa funkcjonalizacja pozwala na wytworzenie grafenu dyspergowalnego w wodzie.Ultradźwięki są skuteczną i powtarzalną procedurą rozplątywania nanorurek węglowych w wodzie lub rozpuszczalnikach organicznych.[/caption]W normalnych warunkach grafen jest trudno dyspergowalny w wodzie i tworzy agregaty i aglomeraty, gdy jest rozproszony w środowisku wodnym. Ponieważ systemy wodne mają znaczące zalety bycia niedrogimi, nietoksycznymi, przyjaznymi dla środowiska, wodne systemy grafenowe są wysoce atrakcyjne dla producentów grafenu i przemysłu downstream.
W celu uzyskania dyspergowalny w wodzie nanosheets grafenowych The ultradźwiękowo złuszczony graphene jest modyfikowane polisacharydy / biopolimery, takie jak pullulan, chitozan, alginian, żelatyna lub guma arabska.

Zalety:

  • wysokiej jakości grafenu
  • wysoką wydajnością
  • Dyspersja wodna,
  • wysokie stężenie
  • wysoka wydajność
  • szybki proces
  • niska cena
  • wysokowydajne
  • przyjazny środowisku

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


7kW ultradźwiękowy układ rozpraszający do produkcji grafenu inline (kliknij aby powiększyć!)

Reaktor ultradźwiękowy z ultradźwiękami typu sonda do eksfoliacji grafenu na skalę przemysłową

Protokół bezpośredniego złuszczania grafitu przy użyciu ultradźwięków

Niejonowy pullulan i anionowy alginat (1,0 g) rozpuszczano oddzielnie w 20 ml wody destylowanej, natomiast kationowy chitozan (0,4 g) rozpuszczano w 20 ml wody destylowanej z dodatkiem 1 % mas. kwasu octowego. Proszek grafitowy zdyspergowano w wodnych roztworach biopolimerów i poddano obróbce przy użyciu ultradźwiękowca sondowego UP200S (moc maksymalna 200 W, częstotliwość 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Niemcy) wyposażonego w sonotrodę tytanową (mikro końcówka S3, średnica końcówki 3 mm, maksymalna amplituda 210µm, gęstość mocy akustycznej lub natężenie powierzchniowe 460 W cm-2) w następujących warunkach: 0,5 cyklu i 50% amplitudy, przez okres odpowiednio 10, 20, 30 i 60 min. Najlepsze wyniki uzyskano przy sonikacji trwającej 30 min. Sonikację stosowano przy mocy 16,25 W przez 30 min, a zużycie energii (wydatek energetyczny na jednostkę objętości) wynosiło 731 Ws ml-1.
Następnie mieszaniny odwirowywano przy 1500 obr/min przez 60 min w celu usunięcia nierozwarstwionych cząstek grafitu, po czym przemyto 5 razy i ponownie odwirowano przy 5000 obr/min przez 20 min w celu usunięcia nadmiaru biopolimerów. Powstałe ciemnoszare roztwory suszono próżniowo w temperaturze 40ºC do momentu braku ubytku masy. Otrzymane proszki polimerowo-grafenowe ponownie zdyspergowano w wodzie (1 mg ml-1 dla pullulanu i chitozanu; 0,18 mg ml-1 dla alginianu) w celu scharakteryzowania. Arkusze grafenowe otrzymane w wyniku ultradźwiękowej obróbki pullulanu, alginianu i chitozanu oznaczono odpowiednio jako pull-G, alg-G i chit-G.
Z trzech układów, pullulan i chitozan są bardziej skuteczne w złuszczania grafitu niż alginianu. Ta metoda dała złuszczony mono-, bi-, i kilka arkuszy grafenowych warstwowego z tylko niskim bocznych (krawędzi) defektów. Adsorpcja biopolimerów na powierzchni grafenu zapewnia długotrwałą stabilność (ponad 6 miesięcy) w wodnej dyspersji.
(por. Unalan i in. 2015)

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

Ultradźwiękowy złuszczenie dyspergowalny w wodzie nanosheets grafenu (Unalan i wsp. 2015)

Obrazy TEM pociągowych g przez: (a) 10 min; (B) 20 min; (C) 30 min; (D) 60 min; (E) drobina-G przez 30 min; (F) alg-G przez 30 minut. (Unalan i wsp. 2015)

Ultrasonatory do eksfoliacji grafenu

Przemysłowy Ultrasonicator UIP6000hdT dostarcza 6000 W ultradźwięków o wysokiej intensywności za pośrednictwem sondy (sonotrody) do zastosowań związanych z homogenizacją, dyspersją, emulgacją i ekstrakcją.Procesory ultradźwiękowe o dużej mocy firmy Hielscher są stosowane na całym świecie do skutecznej eksfoliacji i dyspersji grafitu i grafenu. Nasze dyspergatory ultradźwiękowe są dostępne w wersjach od laboratoryjnych i stołowych do pełnych przemysłowych jednostek produkcyjnych. Oprócz solidności, pracy 24/7 i niskich nakładów na konserwację, ultradźwiękowce Hielscher przekonują wysoką łatwością obróbki i liniową skalowalnością.
Procesy mogą być łatwo testowane i optymalizowane w laboratorium. Następnie, wszystkie wyniki procesu mogą być skalowane całkowicie liniowe dla komercyjnego poziomu produkcji. To sprawia, że ​​sonikacja skuteczny i wydajny sposób produkcji na dużą ilość wysokiej jakości arkuszy grafenu.
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm mogą być z łatwością realizowane w trybie ciągłym 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Odpowiednie reaktory ultradźwiękowe zapewniają możliwość niezawodnej i bezpiecznej masowej produkcji wysokiej jakości nanopłytek grafenowych, jak również stabilnych dyspersji nanopłytek.

Odporność urządzenia ultradźwiękowe Hielscher pozwala do pracy 24/7 w ciężkich i środowisk wymagających.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat dyspergatorów ultradźwiękowych do eksfoliacji arkuszy nanometrycznych, zastosowań związanych z grafenem, szczegółów technicznych i cen. Chętnie omówimy z Państwem proces produkcji grafenu i zaproponujemy ultradźwiękowiec spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


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)



Fakty Warto wiedzieć

Grafen

arkuszy grafenu Grafen jest jednowarstwową SP2związany wiązaniem atomów węgla. Graphene oferuje wyjątkowe właściwości materiału, na przykład w trybie nadzwyczajnym dużej powierzchni właściwej (2620 m2sol-1), Lepsze właściwości mechaniczne z modułu Younga 1 TPA ​​i wytrzymałość wewnętrzną 130 GPa, bardzo wysokie przewodnictwo elektronicznego (ruchliwość pokojowej temperaturze 2,5 x 105 cm2 V-1s-1), Bardzo wysoką przewodność cieplną (powyżej 3000 W mK-1), Aby wymienić tylko najważniejsze właściwości. Ze względu na swoje znakomite właściwości materiałowych graphene jest powszechnie używane w projektowaniu i produkcji wysokiej wydajności baterie, ogniwa paliwowe, ogniw słonecznych, superkondensator, magazyny wodoru, osłon elektromagnetycznych i urządzeń elektronicznych. Ponadto graphene wprowadza się wiele nanokompozytów i materiałów kompozytowych jako dodatki wzmacniające, np polimerów, materiałów ceramicznych oraz matrycy metalu. Ze względu na wysoką przewodność, graphene jest ważnym składnikiem przewodzących farb i tuszów.
Szybki i bezpieczny ultradźwiękowy Wytwarzanie bezusterkowego grafenu w dużych ilościach przy niskich kosztach pozwala na poszerzenie zastosowań grafenu do coraz większej ilości branż.

Literatura / Referencje


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.