Ultrasonic Piling za Water-disperzijo grafena
- Mono- in plasti grafena nanosheets lahko hitro proizvedena s pomočjo ultrazvočne piling z visoko prepustnostjo in z nizkimi stroški.
- Ultrazvočno se listasti Graphene lahko funkcionaliziran z biopolimerov, da dobimo v vodi disperzibilen Graphene.
- Z ultrazvočno kavitacije, lahko sintetiziramo Graphene nadalje predela v stabilno vodni osnovi disperzije.
Ultrasonic Piling visokokakovostnih grafena
Ultrasonication je zanesljiva metoda za izdelavo Graphene plasti (mono-, bi- in nekaj plasti grafena) iz grafitne kosmičev ali delcev. Medtem ko so druge tehnike Skupno piling kot kroglo in valjanje ali visoke strižne mešalniki povezana z nizko kakovostjo in uporaba agresivnih reagentov in topil, pri čemer postopek ultrazvočni luščenje prepriča z visoko kakovostjo proizvodnje visoko zmogljivostjo procesov in milih pogojih predelave.
Ultrasonic kavitacija ustvarja intenzivno strižne sile, ki ločujejo naložen grafitne plasti v mono-, bi- in nekaj-plasti grafena brez napak.
V vodi disperzibilna Graphene listi
Pod normalnimi pogoji, Graphene je komaj disperzibilna v vodi in tvori agregate in aglomerate ko dispergirani v vodnem mediju. Ker imajo vodne sisteme znatne prednosti so poceni, nestrupen, okolju prijazna, sistemi grafena vodni osnovi so zelo privlačen za proizvajalce Graphene in industrije nadaljnje.
Da bi pridobili v vodi disperzibilna Graphene nanosheets je ultrazvočno listasti Graphene modificiran s polisaharidi / biopolimerov kot pululana, hitozana, alginat, želatina ali gumiarabikuma.
- visoke kakovosti Graphene
- visoki donosi
- Vodni osnovi disperzije
- visoka koncentracija
- visoka učinkovitost
- hiter proces
- poceni
- visoko prepustnost
- okolju prijazna
Ultrazvočni sistem za grafena piling
Protokol Direct piling Graphite
Neionski pululan in anionskega alginata (1,0 g) smo ločeno raztopimo v 20 ml destilirane vode (DI), medtem ko je kationska hitozan (0,4 g) raztopimo v 20 ml DI z 1 mas% ocetno kislino. Grafit prašek dispergiramo v vodnih biopolimera raztopin in obdelamo z nizom ultrazvočne procesor UP200S (Največja moč 200 W, frekvenca 24 kHz, Hielscher Ultrazvočna, Nemčija) opremljena s stožčastim prisekanega titan sonotrode a (model mikro konico S3, premer konice 3 mm, največjo amplitudo 210μm, gostoto moči zvoka ali jakosti površinsko 460 W cm-2) Pod naslednjimi pogoji: 0,5 cikla in 50% amplitude, za obdobje 10, 20, 30 in 60 min. Najboljše rezultate smo dobili pri 30min sonikacijo. Ultrazvoka je bila uporabljena pri močjo 16,25 W za 30 minut, s porabo energije (proizvedene energije na enoto volumna) z 731 Ws ml-1.
Nato smo zmesi centrifugirali pri 1500 vrt./min 60 min, da se odstranijo unexfoliated grafitne delce in nato izperemo 5-krat in ponovno centrifugirali pri 5000 obr./min 20 minut, da se odstranijo odvečne biopolimeri. Dobljene temno sivo raztopine posušimo v vakuumu pri 40 ° C, dokler ne množično izgubo. Nastali polimer-Graphene praške smo ponovno dispergirati v vodi (1 mg ml-1 za pululana in hitozana; 0,18 mg ml-1 za alginata) za karakterizacijo. Graphene listi dobljena z pullulan-, alginate-, in hitozan pomočjo ultrazvoka so označeni kot odstranljivega G, ALG-G in chit-G oz.
Od treh sistemov, so pululan in hitozan učinkovitejše piling grafita kot alginata. S to metodo dobimo listasti mono-, bi- in nekaj slojni Graphene liste z le šibko lateralno (robovi) napak. Adsorpcija biopolimerov na Graphene površini daje dolgotrajno stabilnost (več kot 6 mesecev) vodne disperzije.
(Unalan et al., 2015)
TEM slike odstranljivega G za: (a) 10 minut; (B) 20 minut; (C) 30 minut; (D) 60 minut; (E) chit-G 30 min; (F) ALG-G 30 min. (Unalan et al. 2015)
ultrazvočni sistemi
visoki električni ultrazvočni predelovalci Hielscher se uporabljajo po vsem svetu za uspešno peeling in razpršitev grafita in Graphene. Naši ultrazvočni dispergirna so na voljo v laboratoriju in klopi-top do polne industrijske proizvodne enote. Poleg robustnosti, 24/7 delovanje in nizke stroške vzdrževanja, Hielscher ultrasonicators prepričati z visokim enostavnost obdelave in linearno razširljivost.
Procesi se lahko enostavno preizkušen in optimizirana v laboratoriju. Nato lahko vse rezultate proces treba zmanjšati povsem linearno na komercialni ravni proizvodnje. Zaradi tega uporaba ultrazvoka učinkovit in učinkovita metoda za velikega števila visokokakovostnih Graphene listi proizvodnje.
Hielscher Ultrazvočna’ industrijski ultrazvočni procesorji lahko dosežemo zelo visoke amplitude. Amplitudi do 200 um lahko enostavno neprekinjeno delovanje v delovanje 24/7. Za še višje amplitudami meri ultrazvočni sonotrodes so na voljo. Matching ultrazvočni reaktorji zagotovi sposobnost zanesljivo in varno množično proizvodnjo visoko kakovostnih grafena nanosheets.
Hielscher je ultrazvočni zmogljive homogenizatorji so na voljo za vsako procesno lestvici – iz laboratorija za proizvodnjo.
Odpornost ultrazvočne naprave Hielscher je omogoča 24/7 delovanje v težkih in zahtevnih okoljih.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:
| serija Volume | Pretok | Priporočena naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L / min | UIP4000 |
| ni podatkov | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| ni podatkov | večja | gruča UIP16000 |
Literatura / Reference
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Hitro piling grafitnih trombocitov s polisaharidom v visokokakovostne grafitne liste, ki se razpršijo v vodi. RsC Advances 5, 2015. 26482–26490.
Dejstva je treba vedeti
Graphene
Graphene je enoplastna za sp2-bonded ogljikove atome. Graphene ponuja edinstvene lastnosti materiala, kot izredno veliko specifično površino (2620 m2g-1), Vsem mehanske lastnosti z modulom mladega dne 1 TPA in bistvena trdnostjo 130 GPa, izredno visoka elektronske prevodnosti (elektronov mobilnost sobni temperaturi 2,5 x 105 cm2 V-1s-1), Zelo visoko toplotno prevodnost (nad 3000 W m K-1), Če naštejemo najpomembnejše lastnosti. Zaradi vrhunski materialnih lastnosti, ki se Graphene močno uporabimo pri razvoju in proizvodnji visoko baterij, gorivne celice, sončne celice, superkondenzator, vodikovih skladiščih, elektromagnetnih ščitov in elektronskih naprav. Poleg tega je Graphene vključena v mnogih nanokompozitov in kompozitnih materialov kot ojačilni dodatek, npr v polimerih, keramike in kovinskih matrik. Zaradi velike prevodnosti, Graphene je pomemben del prevodnih barve in črnila.
Hitra in varna Ultrazvočni priprava Graphene brez napak v velikih količinah, pri nizkih stroških omogoča razširitev prijave plasti grafena, da več in več panogah.