Grafen oksid – Ultrazvočno piling in disperzija
Graphene oksid je vodotopni, amfifilični, nestrupeni, biološko razgradljivi in se lahko zlahka razpršijo v stabilne koloide. Ultrazvočni piling in disperzija je zelo učinkovita, hitra in stroškovno učinkovita metoda za sintetiziranje, razprševanje in funkcionalizirati Graphene oksid na industrijski lestvici. V nadaljnji obdelavi, ultrazvočni dispergirna proizvajajo visoko zmogljivih grafen oksid-polimernih kompozitov.
Ultrazvočni piling grafena oksid
Za nadzor velikost Graphene oksida (go) nanosheets, pri čemer postopek luščenje igra ključno dejavnik. Zaradi svoje natančno regulirati procesnih parametrov, ultrazvočni luščenje je najbolj pogosto uporablja razslojevanju tehnika za proizvodnjo visoko kakovostnih Graphene in Graphene oksida.
Pri ultrazvočnem piling Graphene oksida iz grafita oksida v različnih protokolov. Poišči eno zgledno opis spodaj:
Grafit oksid prašek zmešamo v vodnem KOH s pH vrednostjo 10. Za peeling in kasnejše disperzije sonda tipa ultrazvočni generator UP200St (200W) se uporablja. Nato se K + ioni vezana na Graphene bazalni ravnini inducirati proces staranja. Staranje dosežemo pod rotacijsko evaporacijo (2H). Da se odstranijo odvečno K + ione, je prašek speremo in centrifugiramo različnih časih.
Dobljeno zmes centrifugiramo in liofilizirali, da disperzibilna Graphene oksida v prahu obarja.
Priprava prevodne GO paste: prah Graphene oksid lahko dispergiramo v dimetilformamidu (DMF) v skladu s sonifikacijo z namenom, da proizvedemo prevodne paste. (Han et al.2014)
Grafen oksid – Luščenje (Pic .: Potts in sod. 2011)
Ultrasonic razpršitvijo grafena oksid
Ultrasonic Funkcionalizacija grafena oksid
Ultrazvoka uspešno uporablja za vključitev Graphene oksid (GO) v polimerov in kompozitov.
Primeri:
- Graphene oksid-TiO2 mikro-kompozitni
- polistirol magnetita-Graphene kompozitni oksid (core-shell strukturirano)
- polistirena zmanjša kompoziti Graphene oksida
- polianilinski nanofiber obložena polistiren / Graphene oksid (PANI-PS / GO) jedro lupinastega sestavljenega
- Polistirenske interkalacijami Graphene oksid
- p-fenilendiamin-4vinylbenzen polistirenske prirejena Graphene oksid
Ultrazvočni sistem za luščenje Graphene oksida
Ultrazvočni sistemi za plasti grafena in Graphene oksida
Hielscher Ultrazvočna nudi visoko moči ultrazvočni sistemi za luščenje, disperzije in nadaljnji obdelavi Graphene in Graphene oksida. Zanesljivo ultrazvočni predelovalci in prefinjene reaktorji zagotavljajo potrebno moč, procesne pogoje, kot klic v natančnim nadzorom, tako da se ultrazvočni rezultati procesa mogoče uglasiti natančno želenih ciljev procesa.
Eden izmed najpomembnejših procesnih parametrov je ultrazvočni amplitude, ki je vibracijska širjenje in krčenje na ultrazvočno sondo. Hielscher je industrijski ultrazvočni sistemi so zgrajene za zagotavljanje zelo visoke amplitude. Amplitudi do 200 um lahko enostavno neprekinjeno delovanje v delovanje 24/7. Za še višje amplitudami Hielscher ponuja prilagojene ultrazvočne sonde. Vsi naši ultrazvočni procesorji lahko natančno prilagodi zahtevanih procesnih pogojev in enostavno spremljati prek vgrajenega v programski opremi. To zagotavlja najvišjo zanesljivost, stalno kakovost in ponovljive rezultate. Odpornost ultrazvočne naprave Hielscher je omogoča 24/7 delovanje v težkih in zahtevnih okoljih. To omogoča ultrazvočno razbijanje želeno proizvodne tehnologije za priprava Graphene, Graphene oksida in grafitnih materialov obsežno.
Nudi široko paleto ultrasonicators in dodatkov (kot so sonotrodes in reaktorji z različnimi velikostmi in geometrij), najbolj primernih reakcijskih pogojev in dejavnikov izdelkov (npr reagentov, ultrazvočni dovajanja energije na volumen, tlak, temperatura, hitrost itd pretoka) lahko izbran, da bi dobili najvišjo kakovost. Ker se naši ultrazvočni reaktorji lahko pod tlakom do nekaj sto barg, ultrazvočno razbijanje visoko viskozne paste z do 250.000 Ns ni problem za Hielschers ultrazvočnih sistemov.
Zaradi teh dejavnikov, ultrazvočni delaminacija / luščenje in disperzijsko odlikuje konvencionalne mešanje in rezkanje tehnike.
- visoke moči
- visoke strižne sile
- visok pritisk, ki se uporablja
- natančen nadzor
- brezšivne obvladljivost (linearno)
- serije in stalno
- ponovljive rezultate
- zanesljivost
- robustnost
- visoka energetska učinkovitost
Literatura / Reference
- Gouvea RA, Konrath Jr LG, Cava S., Carreno NLV, Goncalves MRF (2011): Sinteza nano Graphene oksida in njegovih učinkov, kadar so dodani v miligala2O4 keramike. 10. SPBMat Brazilija.
- Kamisan aktivne sestavine, Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T. Hassan O.H. Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrazvočne pomožnimi Sinteza Zmanjšana Graphene oksida v raztopino glukoze. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J.M. pošteno, Ecorchard P. (2014): Ultrazvok luščenje anorganskih analogov Graphene. Nanovelikosti Raziskave Letters 9 (1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Priprava Graphene z uporabo intenzivna kavitacije Polje v tlačnem Ultrasonic reaktorja. Kemija - Evropska list 18 (44), 2012. 14.047-14.054.
- Tolasz J. V. Štengl, Ecorchard P. (2014): Pripravo kompozitnega materiala iz Graphene Oxide polistirenske. 3. mednarodna konferenca o okolju, kemijo in biologijo IPCBEE vol.78 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Duhovnik Ch. W., Ruoff R, S (2011): Graphene osnovi polimera nanokompozite. Polymer Vol. 52, 1. izdaja, 2011. 5-25.
Dejstva je treba vedeti
Ultrazvok in kavitacija: Kako se Grafit listasti za grafena oksid pod ultrazvočno razbijanje
Ultrazvočni luščenje grafita oksida (GRO) temelji na visoki strižne sile, ki jih inducira akustična kavitacija. Akustične kavitacije nastane zaradi izmeničnega visokotlačne / nizek tlak ciklov, ki nastanejo s spajanjem močnih ultrazvočnih valov v tekočino. Med nizkem tlaku cikli occure zelo majhna poroznost ali vakuumske mehurčki, ki rastejo preko izmenjujočih tlačnih ciklov nizki. Ko je vakuumski mehurčki dosežejo velikost, kjer ne morejo absorbirajo več energije, so v ciklu pod visokim pritiskom kolaps nasilno. Rezultati mehurček implozije v kavitacijske strižnih sil in stresne valov, skrajni temperaturi do 6000K, ekstremno ohlajevanje cene nad 1010K / s, zelo visoki tlaki do 2000atm, ekstremne tlačne razlike ter tekočinskim curkom z do 1000 km / h (~280m / s).
Ti intenzivno sile vpliva grafita nizov, ki so delaminated v eno- ali nekaj plasti grafena oksida in nedotaknjene Graphene nanosheets.
Grafen oksid
Graphene oksid (GO) sintetiziramo s piling grafit oksid (Gro). Čeprav grafit oksid je 3D material, ki sestoji v milijonih plasti grafena plasti z premoščenih kisiki, Graphene oksid je mono- ali nekaj plasti Graphene da je oksidirana na obeh straneh.
Graphene oksid in Graphene med seboj razlikujejo v naslednjih značilnostih: Graphene oksid je polarno, medtem ko je Graphene nepolarno. Graphene oksid je hidrofilna, medtem ko je Graphene hidrofoben.
To pomeni, Graphene oksid je vodotopen, amfifilična, netoksičen, biorazgradljiv in tvori stabilne koloidne suspenzije. Površina Graphene oksida vsebuje epoksi, hidroksila in karboksilne skupine, ki so na voljo za interakcijo s kationi in anioni. Zaradi svoje edinstvene organsko-anorganskih hibridnih strukturo in izjemne lastnosti GO-polimerni kompoziti nudijo velike možnosti za zbiralnika industrijskih aplikacijah. (Tolasz et al. 2014)
Zmanjšana Graphene oksid
Zmanjšan grafen oksid (rGO) se proizvaja z ultrazvočno, kemično ali toplotno redukcijo grafena oksida. Med korakom redukcije se večina kisikovih funkcij grafenskega oksida odstrani tako, da ima posledično zmanjšan grafen oksid (rGO) zelo podobne lastnosti kot nedotaknjeni grafen. Vendar pa zmanjšan grafen oksid (rGO) ni brez napak in nedotaknjen kot čisti grafen.