Rutenijev oksid monoslojni nanosheeti se lahko učinkovito proizvajajo z ultrasonikacijo tipa sonde. Glavne prednosti ultrazvočnega nanosheet pilinga so učinkovitost procesa, visoki donosi, kratka obdelava in obraz, varno delovanje. Zaradi visoke učinkovitosti in vrhunske kakovosti proizvedenih nanosheetov se ultrasonication uporablja za industrijsko proizvodnjo številnih nanosheetov, vključno z grafenom in borofenom.

Ultrazvočno piling Ruthenium oksid nanosheets

Rutenijev oksid (RuO2, znan tudi kot rutenat) nanosheeti ponujajo edinstvene lastnosti, kot so visoka prevodnost, nizka odpornost, visoka stabilnost, visoka delovne funkcije in dobra dovzetnost za suho jedkanje. Zaradi tega je rutenijev oksid dober material za elektrode v pomnilniških napravah in transistorjih.

SEM slike piliranih RuO2 nanosheetov z uporabo a) 1 minuto in b) 7 minut ultrasonication.
(študija in slike: ©Kim et al., 2021)

Študija primera: Visoko učinkovita piling RuO2 z uporabo ultrazvočnikov tipa sonde

Kim et al. (2021) je v študiji pokazala pomembno izboljšanje pilinga monoslojnih nanosheetov rutenijevega oksida. Raziskovalec je ustvaril visoke donose tankih RuO2 listov kovinskih oksidov z uporabo ultrasonication. Običajni proces medkalacije skozi reakcije ione izmenjave je počasen in proizvaja le omejene količine dvodimenzionalnih (2D) nanosheetov zaradi velikosti molekul in kemične energije, potrebne za reakcijo. Da bi bil postopek hitrejši in povečal količino proizvedenih nano-listov rutenijevega oksida, so proces pilinga še povečali z uporabo ultrazvočne energije na raztopino RuO2 oksida. Ugotovili so, da se je po samo 15 minutah ultrasonikacije količina listov povečala za več kot 50%, hkrati pa se je bočna velikost listov zmanjšala. Izračuni funkcionalne teorije gostote so pokazali, da se aktivacijska energija pilinga bistveno zmanjša z razdelitvijo plasti RuO2 na majhno bočno velikost. Tosize zmanjšanje se zgodi, ker sonication pomagal razdreti plasti kovinskega oksida lažje. Ta raziskava poudarja, da je uporaba ultrazvoka dober in enostaven način za izdelati rutenijev oksid monoslojne nanosheete. To kaže, da ultrazvočno podprt ionska izmenjava proces ponuja facile in učinkovit pristop za izdelavo 2D kovinskega oksida nanosheets. Primeri ultarsonskega pilinga pojasnjujejo, zakaj se ultrazvočno piling in delaminacija pogosto uporabljata kot proizvodna tehnika za 2D nanomateriale, znane tudi kot ksene, vključno z grafenom in borofenom.

Ultrazvočno piling spodbuja zelo učinkovito in pospešeno proizvodnjo rutenijevega oksida 2D nanosheets v velikem obsegu
(študija in slike: ©Kim et al., 2021).

Protokol za ultrazvočno podprto piling z rutenijevim oksidom

Naslednji protokol je korak za korakom navodilo za sintezo RuO2 nanosheetov z uporabo ultrazvočno podprtega procesa reakcije ione, kot ga opisuje Kim et al. (2021).
 

1. Pripravite raztopino zdravila RuO2 in interkalant tako, da jih raztopite v vehikel (2-propanol) in mešate do 3 dni.
2. Ultrazvočno energijo nanesite z ultrazvočnim senzorjem tipa sonde (npr. Ultrasonicator tipa sonde UP1000hdT (1000W, 20kHz) s sonotrodom BS4d22) do raztopine 15 minuta kako bi se prinos RuO2 nanosheetsa povecao za preko 50% i da bi se razdvojili RuO2 sloji na uniformno male bočne velikosti.
3. Uporabite funkcionalne izračune teorije gostote za potrditev aktivacijske energije pilinga se bistveno zmanjša.
4. Zbiranje rezultatov RuO2 nanosheets, ki se lahko uporabljajo za različne aplikacije.

 
Lahkotnost tega protokola za ultrazvočno piling Nanosheets RuO2 poudarja prednosti ultrazvočne nanosheet proizvodnje. Sonication je zelo učinkovita tehnika za izdelavo visokokakovostnih monolayerjev RuO2 nanosheetov z debelino približno 1 nm. Protokol je bil tudi razsežen in pomnilljiv, zaradi česar je primeren za obsežno proizvodnjo nanosheetov RuO2 za različne aplikacije v elektroniki, kataliziji in shranjevanju energije.

Hitro zaporedje (od a do f) okvirjev, ki ponazarjajo sono-mehansko piling grafitnega kosmiča v vodi uporabo UP200S, ultrazvočnikator 200W s 3-mm sonotrodo. Puščice prikazujejo mesto razcepa (pilinga) s kavitacijo mehurčki, ki se penetracijo razcepi.
(študija in slike: © Tyurnina et al. 2020

Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za Piling RuO2

Za izdelavo visokokakovostnih rutenijevih oksidnih nano-listov in drugih ksenov je potrebna zanesljiva ultrazvočna oprema visoke zmogljivosti. Amplitude, tlačni in temperaturni bistveni parametri, ki so ključni za razmnoževanje in dosleden izdelek. Hielscher Ultrasonics procesorji so zmogljivi in natančno krmilljivi sistemi, ki omogočajo natančno nastavitev procesnih parametrov in neprekinjene ultrazvočne izhodne moči visoke moči. Hielscher industrijski ultrasonicators lahko dostavijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče brez težav neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi. Robustnost Hielscher ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje na težkih dolžnostih in v zahtevnih okoljih.
Naše stranke so zadovoljni z izjemno robustnostjo in zanesljivostjo Hielscher Ultrasonics sistemov. Namestitev na področjih zahtevne uporabe (npr. obsežna obdelava nanomaterialov), zahtevna okolja in 24/7 delovanje zagotavljajo učinkovito in ekonomičnost obdelave. Ultrazvočna intenzivnost procesa zmanjšuje čas obdelave in dosega boljše rezultate, torej višjo kakovost, višje donose, inovativne izdelke.

Oblikovanje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrasonicatorji so dobro znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno delovanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnihtorjev v industrijske objekte. Z grobimi pogoji in zahtevnimi okolji lahko ravnajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je iso certificirano podjetje in dal poseben poudarek na visokozmogiji ultrasonicators, ki vključujejo najmotejšo tehnologijo in prijaznost uporabnika. Seveda, Hielscher ultrasonicators so CE skladni in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: