Ультразвуковое отшелушивание диспергируемого водой графена

  • Моно- и двухслойные графеновые нанолисты могут быть быстро произведены с помощью ультразвукового пилинга с высокой пропускной способностью и при низких затратах.
  • Расслаиванию графен ультразвуком может быть функционализированный биополимеров, чтобы получить диспергируемые в воде графен.
  • Путем ультразвуковой кавитации, синтезированный графен может быть подвергнут дальнейшей обработке в стабильной дисперсии на водной основе.

Ультразвуковой Отслоение высокого качества графена

Ultrasonication является надежным методом для получения графеновых слоев (моно-, би- и мало-слоя графена) из графита, хлопьев или частиц. В то время как другие методы общей расслаиванию, такие как шариковые и роликовых мельницы или смесители с большими сдвиговыми усилиями связаны с низкого качеством и применением агрессивных реагентов и растворителей, ультразвуковая метод отшелушивания убеждает своей продукцией высокого качества, высокой производительностью процесса и мягкими условиями обработки.
Ультразвуковая кавитация создает интенсивные силы сдвига, которые разделяют сложенные слои графита на моно-, двух- и несколько слоев бездефектного графена.

Вододиспергируемые графеновые листы с помощью обработки ультразвуком

Обработка ультразвуком с использованием ультразвукового зонда является эффективным методом отшелушивания однослойных графеновых нанолистов и их равномерного диспергирования. Ультразвуковая функционализация позволяет получать водно-диспергируемый графен.Ультразвук - это эффективная процедура с повторяемыми результатами для распутывания углеродных нанотрубок в воде или органических растворителях. [/caption] В нормальных условиях графен с трудом диспергируется в воде и образует агрегаты и агломераты при диспергировании в водной среде. Поскольку водные системы имеют значительные преимущества, заключающиеся в том, что они недорогие, нетоксичные, экологически чистые, графеновые системы на водной основе очень привлекательны для производителей графена и перерабатывающей промышленности.
Для того чтобы получить водно-диспергируемого нанолисты графена, то ультразвуковым расслаиванию графен модифицирован с полисахаридами / биополимеров, таких как пуллулан, хитозан, альгинат, желатин или гуммиарабик.

Преимущества:

  • высококачественный графен
  • высокий урожай
  • Дисперсия на водной основе
  • высокая концентрация
  • высокая эффективность
  • быстрый процесс
  • бюджетный
  • с высокой пропускной способностью
  • Не вредит окружающей среде

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковая дисперсионная система 7kW для производства линейного графена (Нажмите, чтобы увеличить!)

Ультразвуковой реактор с ультразвуковыми аппаратами зондового типа для отшелушивания графена в промышленных масштабах

Протокол прямого отшелушивания графита ультразвуком

Неионогенный пуллулан и анионный альгинат (1,0 г) отдельно растворяли в 20 мл дистиллированной воды, тогда как катионный хитозан (0,4 г) растворяли в 20 мл дистиллированной воды с 1 мас.% уксусной кислоты. Графитовый порошок диспергировали в водных растворах биополимеров и обрабатывали с помощью ультразвукового аппарата зондового типа UP200S (максимальная мощность 200 Вт, частота 24 кГц, Hielscher Ultrasonics, Германия), оснащенного титановым сонотродом (микронаконечник S3, диаметр наконечника 3 мм, максимальная амплитуда 210 мкм, плотность акустической мощности или поверхностная интенсивность 460 Вт см-2) при следующих условиях: 0,5 цикла и 50% амплитуды, в течение 10, 20, 30 и 60 минут соответственно. Наилучшие результаты были получены при 30-минутной обработке ультразвуком. Обработка ультразвуком применялась при мощности 16,25 Вт в течение 30 минут, при этом потребление энергии (выход энергии на единицу объема) составляло 731 Вт мл-1.
Затем смеси центрифугировали при 1500 об/мин в течение 60 мин для удаления нерасслоенных частиц графита, а затем промывали 5 раз и снова центрифугировали при 5000 об/мин в течение 20 мин для удаления избытка биополимеров. Полученные темно-серые растворы сушили в вакууме при 40ºC до тех пор, пока потеря массы не исчезла. Полученные полимерно-графеновые порошки редиспергировали в воде (1 мг мл-1 для пуллулана и хитозана; 0,18 мг мл-1 для альгината) для характеристики. Листы графена, полученные с помощью ультразвука с помощью пуллулана, альгината и хитозана, были обозначены как pull-G, alg-G и chit-G соответственно.
Из трех систем, пуллулановые и хитозано были более эффективны в отшелушивания графита, чем альгинат. Этот метод дал вспученный моно-, би-, и мало-слой графеновые листы с только низкими боковыми (ребрами) дефектами. Адсорбции биополимеров на поверхности графена дает длительную стабильность (более 6 месяцев) водной дисперсии.
(ср. Unalan et al. 2015)

Ультразвуковое отшелушивание графена в воде

Высокоскоростная последовательность (от a до f) кадров, иллюстрирующих сономеханическое отшелушивание графитовой чешуйки в воде с использованием UP200S, ультразвукового аппарата мощностью 200 Вт с 3-мм сонотродом. Стрелками показано место расщепления (отшелушивания) с проникающими в расщепление кавитационными пузырьками.
(исследование и фотографии: © Tyurnina et al. 2020

Ультразвуковое отслоение диспергируемой в воду нанолистов графеновых (Unalan и др. 2015)

ПЭМ-изображения тяговой-G для: (а) 10 мин; (Б) 20 мин; (С) 30 мин; (Г) 60 мин; (Е) крошка-G в течение 30 мин; (Е) ALG-G в течение 30 мин. (Unalan и др. 2015)

Ультразвуковые аппараты для отшелушивания графена

Промышленный ультразвуковой аппарат UIP6000hdT обеспечивает 6000 Вт высокоинтенсивного ультразвука через зонд (сонотрод) для гомогенизации, диспергирования, эмульгирования и экстракции.Мощные ультразвуковые процессоры Hielscher используются во всем мире для успешного отшелушивания и диспергирования графита и графена. Наши ультразвуковые диспергаторы доступны от лабораторных и настольных до полных промышленных производственных установок. Помимо надежности, работы 24/7 и низких эксплуатационных расходов, ультразвуковые аппараты Hielscher убеждают высокой простотой обработки и линейной масштабируемостью.
Процессы могут быть легко проверены и оптимизированы в лаборатории. После этого все результаты процесса можно масштабировать полностью линейна до промышленного уровня производства. Это делает обработку ультразвуком эффективный и действенный способ производства для большого объема высококачественных графеновых листов.
Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 мкм могут легко непрерывно работать в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Соответствующие ультразвуковые реакторы обеспечивают возможность надежного и безопасного массового производства высококачественных графеновых нанолистов, а также стабильных дисперсий нанолистов.

Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет для работы в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партии Скорость потока Рекомендуемые устройства
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 UIP4000
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 диспергаторах для отшелушивания нанолистов, приложениях, связанных с графеном, технических деталях и ценах. Мы будем рады обсудить с вами процесс производства графена и предложить вам ультразвуковой аппарат, отвечающий вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Интенсивная ультразвуковая обработка с использованием ультразвукового зонда (сонотрода) является высокоэффективным методом расслаивания и отшелушивания графеновых нанолистов.

Механизм ультразвукового отшелушивания 2D нанолистов.
(исследование и график: Тюрнина и др., 2020)



Полезные сведения

Графен

Графен лист Графен представляет собой монослой зр2-bonded атомов углерода. Графен предлагает уникальные характеристики материала, такие как экстраординарной большой удельной площадью поверхности (2620 м2г-1), Улучшенные механические свойства с модулем Юнга 1 ТПа и внутренней прочности 130 ГПа, чрезвычайно высокой электронной проводимостью (при комнатной температуре подвижность электронов 2,5 × 105 см2 В-1s-1), Очень высокая теплопроводность (свыше 3000 Вт м K-1), Назвать наиболее важные свойства. Благодаря своим превосходным свойствам материала, графен активно используется в разработке и производстве высококачественных батарей производительности, топливных элементов, солнечных элементов, суперконденсаторов, хранилищ водорода, электромагнитных экранов и электронных устройств. Кроме того, графен включены во многие нанокомпозитов и композиционных материалов в качестве армирующих добавок, например, полимеры, керамика и металлические матрицы. Из-за его высокой проводимости, графен является важным компонентом проводящих краски и чернила.
Быстрое и безопасное ультразвуковая подготовка бездефектного графена при больших объемах при низких затратах позволяет расширить приложения графены больше и больше отраслей промышленности.

Литература / Ссылки


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.


Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.