Ультразвуковой синтез борофена в промышленных масштабах

Борофен, двумерное наноструктурированное производное бора, может быть эффективно синтезирован с помощью легкого и недорогого ультразвукового отшелушивания. Ультразвуковое жидкофазное отшелушивание может быть использовано для производства большого количества высококачественных борофеновых нанолистов. Метод ультразвукового отшелушивания широко используется для производства 2D-наноматериалов (например, графена) и хорошо известен своими преимуществами высококачественных нанолистов, высокой урожайностью, быстрой и легкой работой, а также общей эффективностью.

Ультразвуковой метод отшелушивания для приготовления борофена

Ультразвуковые аппараты зондового типа являются предпочтительным методом эффективного отшелушивания борофеном.Ультразвуковое жидкофазное отшелушивание широко используется для приготовления 2D-нанолистов из различных объемных прекурсоров, включая графит (графен), бор (борофен) и другие. По сравнению с техникой химического отшелушивания, жидкофазное отшелушивание с ультразвуковой поддержкой рассматривается как более перспективная стратегия для подготовки 0D и 2D наноструктур, таких как борные квантовые точки (BQD) и борофен. (ср. Wang et al., 2021)
На схеме слева показан ультразвуковой низкотемпературный процесс жидкого отшелушивания 2D-листов борофена. (Исследование и картина: ©Lin et al., 2021.)

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковой реактор для крупномасштабного отшелушивания борофена. Реактор из нержавеющей стали оснащен мощным промышленным ультразвуковым аппаратом мощностью 2000 Вт (20 кГц).

Сонохимический реактор, оснащенный Промышленный ультразвуковой процессор UIP20000hdT мощностью 2000 Вт для крупномасштабного отшелушивания борофеном.

Примеры ультразвукового отшелушивания борофеном

Отшелушивание и расслоение с использованием мощного ультразвука в жидкофазном процессе широко изучено и успешно применено к борофену и другим производным бора, таким как квантовые точки бора, нитрид бора или диборид магния.

α-Борофен

В исследовании, проведенном Göktuna и Taşaltın (2021), α борофен был получен с помощью легкого и недорогого ультразвукового отшелушивания. Ультразвуково синтезированные нанолисты борофена демонстрируют кристаллическую структуру α борофена.
Протокол: 100 мг микрочастиц бора обжаряли ультразвуком в 100 мл DMF при 200 Вт (например, с использованием UP200St с S26d14) в течение 4 ч в азоте (N2) кабина с контролируемым потоком для предотвращения окисления во время ультразвукового жидкофазного отшелушивания. Раствор отслоивных частиц бора центрифугировали с 5000 об/мин и 12 000 об/мин в течение 15 мин соответственно, затем борофен тщательно собирали и сушили в вакуумной среде в течение 4 ч при 50ºC. (ср. Göktuna and Taşaltın, 2021)

Этапы процесса отшелушивания борофена с использованием ультразвуковой техники расслоения

Схематическая иллюстрация борофена с несколькими слоями, отшелушенными зондовым ультразвуковым процессом сольвотермической обработки.
Исследование и картина: ©Zhang et al., 2020

Малослойный борофен

Zhang et al. (2020) сообщают о методе отшелушивания ацетоновой сольвотермальной жидкой фазы, который позволяет производить высококачественный борофен с большим горизонтальным размером. Используя эффект набухания ацетона, предшественник порошка бора сначала смачивали в ацетоне. Затем смачиваемый предшественник бора дополнительно солвотермически обрабатывали ацетоном при 200ºC, а затем обрабатывали ультразвуком с помощью зондового типа на 225 Вт в течение 4 ч. Наконец-то был получен борофен с несколькими слоями бора и горизонтальным размером до 5,05 мм. Метод отшелушивания жидкой фазы с помощью ацетона может быть использован для приготовления борных нанолистов с большими горизонтальными размерами и высоким качеством. (ср. Чжан и др., 2020)
Когда XRD-паттерн ультразвуково отшелушиваемого борофена сравнивается с объемным предшественником бора, можно наблюдать аналогичную картину XRD. Большинство основных дифракционных пиков могут быть проиндексированы на b-ромбоэдрический бор, предполагая, что кристаллическая структура почти сохраняется до и после отшелушивающей обработки.

Ультразвуковой эксфолиированный борофен

SEM-изображения с низким разрешением (a) и высоким разрешением (b) борофена с несколькими слоями, полученные путем ультразвукового сольвотермического отшелушивания в ацетоне
Исследование и картина: ©Zhang et al., 2020

Процесс ультразвукового отшелушивания борофена сохраняет его кристаллическую структуру.

XRD-паттерны (a) и рамановские спектры (b) необработанных объемных бора и борофена с несколькими слоями, полученные путем зондового ультразвукового сольвотермического отшелушивания.
Исследование и картина: ©Zhang et al., 2020

Сонохимический синтез борных квантовых точек

Hao et al. (2020) успешно подготовили крупномасштабные и однородные кристаллические полупроводниковые квантовые точки бора (BQD) из расширенного порошка бора в ацетонитриле, высокополярном органическом растворителе, используя мощный ультразвуковой аппарат зондового типа (например, UP400St, UIP500hdT или UIP1000hdT). Синтезированы квантовые точки бора толщиной 2,46 ±0,4 нм и толщиной 2,81 ±0,5 нм.
Протокол: При типичном приготовлении из борных квантовых точек 30 мг порошка бора сначала добавляли в колбу с тремя горлышками, а затем 15 мл ацетонитрила добавляли во флакон перед процессом ультразвуковой обработки. Отшелушивание выполняли при выходной мощности 400 Вт (например, с помощью UIP500hdT), частота 20 кГц и ультразвуковое время 60 мин. Чтобы избежать перегрева раствора во время ультразвуковой обработки, охлаждение с помощью ледяной ванны или лабораторного чиллера применяли для постоянной температуры. Полученную раствор центрифугировали при 1500 об/мин в течение 60 мин. Супернатант, содержащий борные квантовые точки, извлекался осторожно. Все эксперименты проводились при комнатной температуре. (ср. Хао и др., 2020)
В исследовании Wang et al. (2021) исследователь готовит квантовые точки бора, используя также технику ультразвукового отшелушивания жидкой фазы. Они получили монодисперсную квантовую точку бора с узким распределением размеров, отличной диспергируемостью, высокой стабильностью в растворе IPA и двухфотофлуоресценцией.

Ультразвуком синтезированы борные квантовые точки.

Изображения ТЭМ и соответствующее распределение диаметров БКД, полученные в различных ультразвуковых условиях. а) изображение ТЕА BQDs-2 синтезировано при 400 Вт в течение 2 ч. b) изображение ТЕА BQDs-3 синтезировано при 550 Вт в течение 1 ч. с) изображение ТЕА BQDs-3 синтезировано при 400 Вт в течение 4 ч. d) Распределение диаметра квантовых точек, полученное из (а). e) распределение по диаметру квантовых точек, полученное из b). f) Распределение диаметров квантовых точек, получаемое из (c).
Исследование и картина: ©Hao et al., 2020

Ультразвуковое отшелушивание нанолистов диборида магния

Процесс отшелушивания проводили путем суспендирования 450 мг диборида магния
(МгБ2) порошок (около 100 размеров ячеек / 149 мкм) в 150 мл воды и подвергает его ультразвуковой очистке в течение 30 минут. Ультразвуковое отшелушивание может быть выполнено с помощью ультразвукового толскательного типа, такого как Uf200 ः т или UP400St с амплитудой 30% и режимом цикла 10сек вкл/выкл импульсов. Ультразвуковое отшелушивание приводит к темно-черной суспензии. Черный цвет можно отнести к цвету нетронутого порошка MgB2.

На видео показана высокоэффективная дисперсия технического углерода. Используемый ультразвуковой процессор представляет собой ультразвуковой аппарат Hielscher UP200St, который идеально подходит для подготовки небольших и средних партий высококачественных дисперсий. Для больших объемов Hielscher Ultrasonics поставляет промышленные ультразвуковые системы для непрерывного поточного диспергирования.

Ультразвуковоз UP200St (200W) рассеивая углерод черный в воде, используя 1%wt Tween80 в качестве сурфактанта

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковое отшелушивание графена в воде

Высокоскоростная последовательность (от a до f) кадров, иллюстрирующих соно-механическое отшелушивание графитовой чешуйки в воде с использованием UP200S, ультразвуковой аппарат 200 Вт с 3мм сонотродом. Стрелки показывают место расщепления (отшелушивания) с кавитационными пузырьками, проникающими в раскол.
© Тюрнина и др. 2020

Мощные ультразвуковые аппараты для отшелушивания борофена в любом масштабе

Ультразвуковыми аппаратами Hielscher можно дистанционно управлять через браузер. Параметры обработки ультразвуком можно контролировать и корректировать точно в соответствии с требованиями процесса.Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и распространяет прочные и надежные ультразвуковые аппараты любого размера. От компактных лабораторных ультразвуковых устройств до промышленных ультразвуковых зондов и реакторов, Hielscher имеет идеальную ультразвуковую систему для вашего процесса. Обладая многолетним опытом в таких областях применения, как синтез и дисперсия наноматериалов, наш хорошо обученный персонал порекомендует вам наиболее подходящую установку для удовлетворения потребностей. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher известны как надежные рабочие лошади на промышленных объектах. Ультразвуковые аппараты Hielscher, способные обеспечивать очень высокие амплитуды, идеально подходят для высокопроизводительных применений, таких как отшелушивание борофена или графена, а также дисперсии наноматериалов. Амплитуды до 200 мкм могут быть легко непрерывно запущены в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды.
Все оборудование спроектировано и изготовлено в нашей штаб-квартире в Германии. Перед поставкой заказчику каждое ультразвуковое устройство тщательно тестируется под полной нагрузкой. Мы стремимся к удовлетворению клиентов, и наше производство структурировано таким образом, чтобы соответствовать самым высоким гарантиям качества (например, сертификация ISO).

Почему Хильшер Ультразвук?

  • высокая эффективность
  • Современные технологии
  • надежность & прочность
  • партия & в очереди
  • для любого объема
  • интеллектуальное программное обеспечение
  • интеллектуальные функции (например, протокольные данные)
  • CIP (чистый на месте)

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партии Скорость потока Рекомендуемые устройства
От 1 до 500 мл От 10 до 200 мл / мин UP100H
От 10 до 2000 мл От 20 до 400 мл / мин Uf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L 0.2 до 4L / мин UIP2000hdT
От 10 до 100 литров От 2 до 10 л / мин UIP4000hdT
не доступно От 10 до 100 л / мин UIP16000
не доступно больше кластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию об ультразвуковых процессорах, приложениях и цене. Мы будем рады обсудить ваш процесс с Вами и предложить вам ультразвуковую систему, отвечая вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковые высокопоточные гомогенизаторы используются в лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработке.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов для смешивания приложений, дисперсии, эмульгации и экстракции в лабораторных, пилотных и промышленных масштабах.



Литература / Ссылки

Полезные сведения

Борофен

Борофен является кристаллическим атомным монослоем бора, т. е. представляет собой двумерный аллотроп бора (также называемый борным нанолистом). Его уникальные физико-химические характеристики превращают борофен в ценный материал для многочисленных промышленных применений.
Исключительные физические и химические свойства Борофена включают уникальные механические, тепловые, электронные, оптические и сверхпроводящие аспекты.
Это открывает возможности для использования борофена для применения в ионных батареях щелочных металлов, Li-S-батареях, водородных накопителях, суперконденсаторах, восстановлении и эволюции кислорода, а также в реакции электроредукции CO2. Особенно большой интерес представляет борофен как анодный материал для батарей и как материал для хранения водорода. Благодаря высокой теоретической удельной емкости, электронной проводимости и свойствам переноса ионов, борофен квалифицируется как отличный анодный материал для батарей. Благодаря высокой адсорбционной способности водорода к борофену, он предлагает большой потенциал для хранения водорода - с емкостью более 15% от его веса.

Борофен для хранения водорода

Двумерные (2D) материалы на основе бора получают большое внимание в качестве носителей H2 из-за низкой атомной массы бора и стабильности декоративных щелочных металлов на поверхности, которые усиливают взаимодействие с H2. Двумерные нанолисты борофена, которые могут быть легко синтезированы с помощью ультразвукового жидкофазного отшелушивания, как описано выше, показали хорошее сродство к различным атомам, украшающим металл, в которых может происходить кластеризация атомов металла. Используя различные металлические украшения, такие как Li, Na, Ca и Ti на различных полиморфах борофена, были получены впечатляющие гравиметрические плотности H2 в диапазоне от 6 до 15 мас.%, что превышает потребность Министерства энергетики США (DOE) в бортовом хранении H2 на 6,5wt%. (ср. Хабиби и др., 2021)


Высокоэффективный ультразвук! Ассортимент продукции Hielscher охватывает весь спектр от компактного лабораторного ультразвукового аппарата до полностью промышленных ультразвуковых систем.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов из лаборатория в промышленного размера.