оксид графена – Ультразвуковое отшелушивание и диспергирование

Ультразвуковое отшелушивание является широко используемым методом получения оксида графена путем расщепления оксида графита на тонкие, однослойные или малослойные листы графена. Ультразвуковые аппараты Хильшера создают интенсивную акустическую кавитацию, при которой высококалорийные ультразвуковые волны генерируют высокоэнергетические микропузырьки в жидкой среде. Эти сжимающиеся пузырьки создают поперечные силы, которые разделяют слои оксида графита, эффективно отслаивая их в нанолисты оксида графена. Воспользуйтесь преимуществами высокопроизводительного ультразвука, чтобы вывести свое приложение на основе оксида графена на новый уровень!

Ультразвуковое отшелушивание оксида графена

Оксид графена является водорастворимым, амфифильным, нетоксичным, биоразлагаемым и может быть легко диспергирован в стабильные коллоиды. Ультразвуковое отшелушивание и диспергирование является очень эффективным, быстрым и экономичным методом синтеза, диспергирования и функционализации оксида графена в промышленных масштабах. При последующей переработке ультразвуковые диспергаторы производят высокоэффективные графеновые оксидно-полимерные композиты.

Преимущества ультразвукового пилинга

Ультразвуковая эксфолиация имеет ряд преимуществ, включая простоту, масштабируемость и экологичность, поскольку обычно не требует агрессивных химикатов или сложной обработки. Кроме того, он позволяет точно контролировать размер и толщину нанолистов оксида графена, что имеет решающее значение для настройки их свойств в различных приложениях.

Протокол: Ультразвуковое отшелушивание оксида графена

Для контроля размера нанолистов оксида графена (GO) ключевым фактором является метод отшелушивания. Благодаря точно контролируемым параметрам процесса, ультразвуковое отшелушивание является наиболее широко используемым методом расслоения для производства высококачественного графена и оксида графена.
Для ультразвукового отшелушивания оксида графена из оксида графита существуют различные протоколы. Ниже приведен примерный протокол ультразвукового пилинга оксидом графена:
Порошок оксида графита смешивают в водной среде KOH со значением pH 10. Для отшелушивания и последующего диспергирования используется ультразвуковой аппарат зондового типа UP200St (200W). После этого ионы K+ прикрепляются к базальной плоскости графена, вызывая процесс старения. Старение достигается при ротационном испарении (2 ч). Чтобы удалить избыток ионов К+, порошок промывают и центрифугируют несколько раз.
Полученную смесь центрифугируют и лиофилизируют, так что дисперсный порошок оксида графена выпадает в осадок.
Приготовление проводящей пасты на основе оксида графена: порошок оксида графена может быть диспергирован в диметилформамиде (ДМФА) под действием ультразвука для получения проводящей пасты. (Хан и др., 2014)

Механизм ультразвукового отшелушивания оксидом графена
(Рис.: Поттс и др. 2011)

Ультразвуковая функционализация оксида графена

Ультразвуковая обработка успешно используется для включения оксида графена (GO) в полимеры и композиты.
Примеры:

• Композит микросфер оксид графена-TiO2
• композит полистирол-магнетит-графен оксид (структура сердцевина-оболочки)
• Композиты с восстановленным содержанием оксида графена
• полианилиновый композит с покрытием из полистирола и оксида графена (PANI-PS/GO) с покрытием из полианилинового нановолокна
• Полистирол-интеркалированный оксид графена
• -фенилендиамин-4винилбензол-полистирол-модифицированный оксид графена

Применение оксида графена, полученного методом ультразвукового отшелушивания

Оксид графена, полученный с помощью ультразвукового отшелушивания, имеет широкое применение в различных областях. В электронике он используется в гибких проводящих пленках и датчиках; При хранении энергии он повышает производительность аккумуляторов и суперконденсаторов. Антибактериальные свойства оксида графена делают его ценным в биомедицинских приложениях, в то время как его большая площадь поверхности и функциональные группы имеют преимущества при катализе и восстановлении окружающей среды. В целом, ультразвуковое отшелушивание способствует эффективному производству высококачественного оксида графена для использования в передовых технологиях.

Ультразвуковые аппараты для обработки графена и оксида графена

Hielscher Ultrasonics предлагает мощные ультразвуковые системы для отшелушивания, диспергирования и обработки графена и оксида графена. Надежные ультразвуковые процессоры и сложные реакторы обеспечивают точное управление, позволяя настраивать ультразвуковые процессы в соответствии с желаемыми целями.
Одним из важнейших параметров является амплитуда ультразвука, которая определяет колебательное расширение и сжатие ультразвукового зонда. Промышленные ультразвуковые аппараты Hielscher обеспечивают высокую амплитуду, до 200 мкм, непрерывно работают в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые преобразователи. Все процессоры могут быть точно отрегулированы в соответствии с технологическими условиями и контролироваться с помощью встроенного программного обеспечения, что обеспечивает надежность, стабильное качество и воспроизводимость результатов.
Ультразвуковые аппараты Hielscher надежны и могут непрерывно работать в тяжелых условиях, что делает ультразвуковую обработку предпочтительной технологией производства для подготовки крупномасштабных графенов, оксидов графена и графитовых материалов.
Широкий ассортимент ультразвуковых аппаратов и аксессуаров, включая сонотроды и реакторы различных размеров и геометрии, позволяет выбирать оптимальные условия реакции и факторы, такие как реагенты, подвод ультразвуковой энергии, давление, температура и скорость потока, для достижения наивысшего качества. Ультразвуковые реакторы Hielscher могут работать под давлением до нескольких сотен бар изб., что позволяет производить ультразвук высоковязких паст с вязкостью более 250 000 сантипуаз.
Благодаря этим факторам ультразвуковое расслоение и отшелушивание превосходят традиционные методы.