Nanolisty oxidu ruténia pomocou ultrazvukovej exfoliácie

Jednovrstvové nanolisty oxidu ruténiového môžu efektívne vyrábať pomocou ultrazvukom typu sondy. Hlavnými výhodami ultrazvukovej exfoliácie nanohárkov sú efektívnosť procesu, vysoké výnosy, krátke ošetrenie a ľahká, bezpečná prevádzka. Vzhľadom k svojej vysokej účinnosti a vynikajúcej kvalite vyrábaných nanolistov, ultrazvukom sa používa na priemyselnú výrobu mnohých nanolistov vrátane grafénu a borofénu.

Ultrazvuková exfoliácia nanolistov oxidu ruténia

Nanodosky oxidu ruténia (RuO2, tiež známy ako ruthenát) ponúkajú jedinečné vlastnosti, ako je vysoká vodivosť, nízky odpor, vysoká stabilita, vysoká pracovná funkcia a dobrá náchylnosť na suché leptanie. Vďaka tomu je oxid ruténia dobrým materiálom pre elektródy v pamäťových zariadeniach a tranzistoroch.

Ultrazvuková exfoliácia je vysoko efektívna metóda pre rýchlu a jednoduchú výrobu jednovrstvových nanolistov oxidu ruténa.

SEM obrázky exfoliovaných nanolistov RuO2 pomocou a) 1 minúty a b) 7 minút ultrazvukom.
(štúdia a obrázky: ©Kim et al., 2021)

Žiadosť o informácie





Vysoko výkonné ultrasonicators sú spoľahlivé a vysoko efektívne exfoliácie nedotknutých nanolistov, ako je grafén, monovrstvy oxidu ruténia a borofén v kontinuálnej inline výrobe.

Priemyselný výkonový ultrazvukový systém pre priemyselné inline exfoliačné nanolisty oxidu ruténia.

Prípadová štúdia: Vysoko účinná exfoliácia RuO2 pomocou ultrazvukom typu sondy

Ultrazvuková tekutá exfoliácia jednovrstvových nanošetov.Kim et al. (2021) vo svojej štúdii ukázali výrazné zlepšenie exfoliácie jednovrstvových nanolistov oxidu ruténia. Výskumník vytvoril vysoké výnosy tenkých plechov RuO2 oxidu kovu pomocou ultrazvukom. Konvenčný proces interkalácie prostredníctvom iónomeničových reakcií je pomalý a produkuje len obmedzené množstvo dvojrozmerných (2D) nanovrstiev kvôli veľkosti molekúl a chemickej energii potrebnej na reakciu. Aby sa proces urýchlil a zvýšilo množstvo vyrobených nano-listov oxidu ruténia, zintenzívnili proces exfoliácie aplikáciou ultrazvukovej energie na roztok oxidu RuO2. Zistili, že po 15 minútach ultrazvukom sa množstvo listov zvýšilo o viac ako 50%, súčasne sa bočná veľkosť listov znížila. Výpočty funkcionálnej teórie hustoty ukázali, že aktivačná energia exfoliácie sa významne znižuje rozdelením vrstiev RuO2 na malú bočnú veľkosť. Toto zníženie veľkosti sa deje, pretože ultrazvukom pomohla ľahšie oddeliť vrstvy oxidu kovu. Tento výskum zdôrazňuje, že použitie ultrazvuku je dobrý a jednoduchý spôsob, ako vytvoriť jednovrstvové nanolisty oxidu ruténia. To ukazuje, že ultrazvukom podporovaný proces iónovej výmeny ponúka ľahký a efektívny prístup k výrobe 2D nanolistov oxidu kovu. Hody ultarsonickej exfoliácie vysvetľujú, prečo je ultrazvuková exfoliácia a delaminácia široko používaná ako výrobná technika pre 2D nanomateriály, tiež známe ako xény, vrátane grafénu a borofénu.

Ultrazvukový exfoliačný proces pomocou HIelscher UIP1000hd ultrasonicator urýchľuje a zintenzívňuje exfoliáciu jednovrstvových nano-listov oxidu ruténia výrazne. Nanodosky RuO2 vykazujú vysokú vodivosť a považujú sa za potenciálny materiál pre supravodiče.

Ultrazvuková exfoliácia podporuje vysoko efektívnu a zrýchlenú výrobu 2D nanolistov oxidu ruténia vo veľkom meradle
(štúdia a obrázky: ©Kim et al., 2021).

Ultrasonicator UP400St pre ultrazvukom zosilnenú exfoliáciu exfoliácie nanolistov oxidu ruténa.

Ultrazvuková exfoliácia nanolistov RuO2 môže byť vykonaná aj v laboratórnom meradle. Obrázok ukazuje ultrasonicator typu sondy UP400St počas exfoliácie nanolistov v kadičke.

Protokol pre ultrazvukovo asistovanú exfoliáciu oxidu ruténia

Nasledujúci protokol je podrobnou inštrukciou na syntézu nanolistov RuO2 pomocou ultrazvukom podporovaného procesu reakcie iónovej výmeny, ako opisuje Kim et al. (2021).
 

  1. Pripraví sa roztok RuO2 a interkalantu ich rozpustením v rozpúšťadle (2-propanol) a miešaním až 3 dni.
  2. Aplikujte ultrazvukovú energiu pomocou ultrazvukom typu sondy (napr. Ultrasonicator typu sondy UP1000hdT (1000W, 20kHz) so sonotrode BS4d22) na roztok po dobu 15 minút, aby sa zvýšil výťažok nanolistov RuO2 o viac ako 50% a aby sa vrstvy RuO2 rozdelili na rovnomerne malú bočnú veľkosť.
  3. Použite výpočty funkcionálnej teórie hustoty na potvrdenie, že aktivačná energia exfoliácie je výrazne znížená.
  4. Zozbierajte výsledné nanolisty RuO2, ktoré je možné použiť na rôzne aplikácie.

 
Jednoduchosť tohto protokolu pre ultrazvukovú exfoliáciu RuO2 nanolistov zdôrazňuje výhody ultrazvukovej výroby nanolistov. Sonikácia je vysoko účinná technika na výrobu vysoko kvalitných jednovrstvových nanolistov RuO2 s hrúbkou približne 1 nm. Zistilo sa tiež, že protokol je škálovateľný a reprodukovateľný, vďaka čomu je vhodný na veľkovýrobu nanolistov RuO2 pre rôzne aplikácie v elektronike, katalýze a skladovaní energie.

Ultrazvukový grafén exfoliácia vo vode

Vysokorýchlostná sekvencia (od a po f) rámov znázorňujúca sonomechanické odlupovanie grafitovej vločky vo vode pomocou UP200S, 200W ultrasonicator s 3-mm sonotródou. Šípky ukazujú miesto rozdelenia (exfoliácie) s kavitačnými bublinami prenikajúcimi do rozdelenia.
(štúdia a obrázky: © Tyurnina et al. 2020

Intenzívna ultrazvukom pomocou ultrazvukovej sondy (sonotrode) je vysoko účinná metóda na delamináciu a exfoliáciu grafénových nano-listov.

Mechanizmus ultrazvukovej exfoliácie 2D nanolistov.
(štúdia a grafika: Tyurnina et al., 2020)

Žiadosť o informácie





Vysokovýkonné ultrasonicators pre RuO2 exfoliáciu

Priemyselný Ultrasonicator UIP6000hdT dodáva 6000 wattov vysoko intenzívneho ultrazvuku prostredníctvom sondy (sonotródy) pre homogenizáciu, disperziu, emulgáciu a extrakčné aplikácie.Na výrobu vysoko kvalitných nano-listov oxidu ruténia a iných xénov je potrebné spoľahlivé vysoko výkonné ultrazvukové zariadenie. Amplitúda, tlak a teplota základné parametre, ktoré sú rozhodujúce pre reprodukovateľnosť a konzistentný produkt. Hielscher Ultrazvukové procesory sú výkonné a presne kontrolovateľné systémy, ktoré umožňujú presné nastavenie parametrov procesu a kontinuálny vysokovýkonný ultrazvukový výstup. Hielscher priemyselné ultrasonicators môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200μm môžu byť ľahko nepretržite prevádzkované v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje 24/7 prevádzku v ťažkých a náročných prostrediach.
Naši zákazníci sú spokojní s vynikajúcou robustnosťou a spoľahlivosťou Hielscher Ultrazvukové systémy. Inštalácia v náročných aplikáciách (napr. rozsiahle spracovanie nanomateriálov), náročných prostrediach a prevádzke 24/7 zaručuje efektívne a hospodárne spracovanie. Ultrazvukové zintenzívnenie procesu znižuje čas spracovania a dosahuje lepšie výsledky, t.j. vyššia kvalita, vyššie výnosy, inovatívne produkty.

Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku

Hielscher ultrasonicators sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a dizajnu. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú hladkú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredia ľahko zvládajú ultrazvukové prístroje Hielscher.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť certifikovaná podľa ISO a kladie osobitný dôraz na vysoko výkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Samozrejme, Hielscher ultrasonicators sú v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
0.5 až 1,5 mL neuv VialTweeter
1 až 500mL 10 až 200mL/min UP100H
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Ultrazvukové high-shear homogenizers sa používajú v laboratóriu, bench-top, pilotné a priemyselné spracovanie.

Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.



Literatúra/referencie


Vysoko výkonné ultrazvukom! Hielscherov sortiment pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatora cez bench-top jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.


Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.