Óxido de grafeno – Esfoliação e dispersão ultra-sônica

O óxido de grafeno é solúvel em água, anfífilo, não tóxico, biodegradável e pode ser facilmente disperso em coloides estáveis. A esfoliação ultra-sônica e a dispersão são um método muito eficiente, rápido e rentável para sintetizar, dispersar e funcionalizar o óxido de grafeno em escala industrial. No processamento a jusante, os dispersores ultra-sônicos produzem compósitos de polímero de óxido de grafeno de alto desempenho.

Ultrasonic Esfoliação de grafeno Oxide

A fim de controlar o tamanho de óxido de grafeno (GO) nanofolhas, o método esfoliação desempenha um factor chave. Devido aos seus parâmetros de processo precisamente controláveis, esfoliação de ultra-sons, é a técnica de delaminação mais amplamente utilizado para a produção de grafeno alta qualidade e óxido de grafeno.
Para a esfoliação de ultra-sons de óxido de graphenedos óxido de grafite vários protocolos estão disponíveis. Encontrar uma descrição exemplar abaixo:
O pó de óxido de grafite é misturado em KOH aquoso com o valor de pH 10. Para a esfoliação e posterior dispersão, utiliza-se o ultrasonicator tipo sonda UP200St (200W). Em seguida, íons K+ são fixados no plano basal do grafeno para induzir um processo de envelhecimento. O envelhecimento é obtido sob evaporação rotativa (2 h). A fim de remover o excesso de íons K+, o pó é lavado e centrifugado várias vezes.
A mistura obtida é centrifugado e liofilizado, de modo a que um pó de óxido de grafeno dispersível precipita.
Preparação de uma pasta condutora de óxido de grafeno: O pó de óxido de grafeno pode ser disperso em dimetilformamida (DMF) sob sonicação para produzir uma pasta condutora. (Han et al., 2014)

(Pic:.. Potts et ai 2011)

Óxido de grafeno – Esfoliação (Fig .: Potts al. Et 2011)

Ultrasonic Dispersão de grafeno Oxide

Ultrasonic funcionalização de grafeno Oxide

A sonicação é utilizado com sucesso para incorporar óxido de grafeno (GO) em polímeros e compósitos.
Exemplos:

  • compósito de óxido de grafeno-microesfera de TiO2
  • poliestireno-magnetite-grafeno compita de idos (com núcleo e camadas estruturado)
  • poliestireno reduzida compósitos de óxido de grafeno
  • óxido de poliestireno / grafeno polianilina nanofibras-revestido (PANI-PS / GO) composto concha núcleo
  • óxido de grafeno intercalado-poliestireno
  • p-fenilenodiamina-4vinylbenzen-poliestireno modificado óxido de grafeno
sistema de dispersão ultra-sônica 7kW para produção em linha grafeno (Clique para ampliar!)

sistema de ultra-sons para a esfoliação óxido de grafeno

Pedido de informação





esfoliação grafeno com dispersor ultra-som UP400St

Sonicators para processamento de grafeno e óxido de grafeno

Hielscher Ultrasonics oferece sistemas de ultra-sons de alta potência para a esfoliação, a dispersão e processamento a jusante de grafeno e óxido de grafeno. Os processadores de ultra-sons e fiáveis ​​reactores sofisticados fornecer a potência necessária, as condições do processo, bem assim como o controle mais preciso, de modo que os resultados do processo de ultra-sons pode ser ajustado exactamente para as metas de processo desejados.
Um dos parâmetros do processo mais importantes é a amplitude de ultra-sons, que é a expansão e contracção vibracional na sonda de ultra-sons. Hielscher de sistemas ultra-sônicos industriais são construídos para entregar amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, a Hielscher oferece sondas ultrassônicas personalizadas. Todos os nossos processadores ultra-sônicos podem ser ajustados exatamente às condições de processo necessárias e facilmente monitorados através do software embutido. Isso garante a mais alta confiabilidade, qualidade consistente e resultados reprodutíveis. A robustez dos sonicators Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviços pesados e em ambientes exigentes. Isso faz da sonicação a tecnologia de produção preferida para a preparação em larga escala de grafeno, óxido de grafeno e materiais grafíticos.
Oferecendo uma ampla gama de produtos de ultrasonicators e acessórios (por exemplo, eléctrodos sonoros e reactores com diferentes tamanhos e geometrias), as condições de reacção mais adequadas e os factores (por exemplo, reagentes, entrada de energia de ultra-sons por volume, pressão, temperatura, taxa de fluxo, etc.) pode ser escolhida a fim de obter a mais alta qualidade. Uma vez que os nossos reactores de ultra-sons pode ser pressurizada até várias centenas barg, a sonicação de pastas altamente viscosas com a 250000 centipoise não é problema para os sistemas de ultra-sons Hielschers.
Devido a estes factores, ultra-sons delaminação / esfoliação e dispersão destaca as técnicas de mistura e moagem convencionais.

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  • alto poder
  • forças de cisalhamento elevadas
  • pressões elevadas aplicável
  • controle preciso
  • escalabilidade contínua (linear)
  • em lotes e contínuo
  • resultados reprodutíveis
  • confiabilidade
  • robustez
  • alta eficiência energética

 
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Fatos, vale a pena conhecer

Ultra-som e cavitação: Como grafite é esfoliada para Grafeno Oxide sob sonicação

A esfoliação ultra-sônica de óxido de grafite (GrO) é baseada na alta força de cisalhamento induzida pela cavitação acústica. A cavitação acústica surge devido aos ciclos alternados de alta pressão/baixa pressão, que são gerados pelo acoplamento de poderosas ondas de ultrassom em um líquido. Durante os ciclos de baixa pressão ocorrem vazios muito pequenos ou bolhas de vácuo, que crescem ao longo dos ciclos alternados de baixa pressão. Quando as bolhas de vácuo atingem um tamanho em que não conseguem absorver mais energia, elas colapsam violentamente durante um ciclo de alta pressão. A implosão da bolha resulta em forças de cisalhamento cavitacionais e ondas de tensão, temperatura extrema de até 6000K, taxas de resfriamento extremas acima de 1010K / s, muito altas pressões de até 2000atm, os diferenciais de pressão extrema, bem como jactos de líquido com até mil kmh (~280m / s).
Essas forças intensas afectar as pilhas de grafite, que são desestratificadas em óxido de grafeno numa ou em poucas camadas e nanofolhas grafeno cristalinas.

Óxido de grafeno

Ultra-sons esfoliação é usado para delaminar nanofolhas óxido de grafeno mono e alguns camadas de óxido de grafite.óxido de grafeno (GO) é sintetizado por esfoliantes óxido de grafite (GRO). Enquanto o óxido de grafite é um material que consiste em 3D milhões de camadas de camadas de grafeno com oxigénios intercalados, óxido de grafeno é um mono- ou poucas camadas grafeno que é oxigenado em ambos os lados.
óxido de grafeno e grafeno diferem umas das outras nos seguintes características: óxido de grafeno é polar, enquanto grafeno é não polar. óxido de grafeno é hidrófilo, enquanto o grafeno é hidrofóbico.
Isto significa, óxido de grafeno é, anfifílico, não-tóxica, biodegradável e formas suspensões coloidais estáveis ​​solúveis em água. A superfície do óxido de grafeno contém epoxi, hidroxilo, e grupos carboxilo, que estão disponíveis para interagir com os catiões e aniões. Devido à sua estrutura híbrida orgânico-inorgânico única e propriedades excepcionais, GO-polímeros compósitos oferecem um grande potencial para aplicações industriais múltiplas. (Tolasz et al. 2014)

Redução óxido de grafeno

O óxido de grafeno reduzido (rGO) é produzido por redução ultra-sônica, química ou térmica do óxido de grafeno. Durante o passo de redução, a maioria das funcionalidades de oxigênio do óxido de grafeno são removidas de modo que o óxido de grafeno reduzido resultante (rGO) tenha características muito semelhantes ao grafeno prístino. No entanto, o óxido de grafeno reduzido (rGO) não é livre de defeito e pristine como o grafeno puro.

Literatura / Referências



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