Sinteza e borofenit tejzanor në shkallë industriale

Borofeni, një derivat nanostrukturor dydimensional i borit, mund të sintetizohet në mënyrë efikase nëpërmjet një eksfolimi tejzanor të lehtë dhe me kosto të ulët. Eksfolimi tejzanor i fazës së lëngshme mund të përdoret për të prodhuar sasi të mëdha nanofletë borofeni me cilësi të lartë. Teknika e eksfolimit me ultratinguj përdoret gjerësisht për të prodhuar nanomateriale 2D (p.sh. grafeni) dhe është e njohur për avantazhet e saj të nanofletave me cilësi të lartë, rendimentit të lartë, funksionimit të shpejtë dhe të lehtë, si dhe efikasitetit të përgjithshëm.

Metoda e eksfolimit me ultratinguj për përgatitjen e borofenit

Ultrasonikët e tipit sonda janë metoda e preferuar për eksfolimin efikas të borofenit.Eksfolimi i fazës së lëngshme të drejtuar në mënyrë tejzanor përdoret gjerësisht për të përgatitur nanofletë 2D nga prekursorë të ndryshëm në masë, duke përfshirë grafitin (grafenin), borin (borofenin) ndër të tjera. Krahasuar me teknikën e eksfolimit kimik, eksfolimi i fazës së lëngshme me ndihmën ultrasonike konsiderohet si strategjia më premtuese për të përgatitur nanostrukturat 0D dhe 2D si pikat kuantike të borit (BQD) dhe borofen. (krh. Wang et al., 2021)
Skema e majtë tregon procesin e eksfolimit të lëngshëm me temperaturë të ulët tejzanor të fletëve të borofenit me disa shtresa 2D. (Studimi dhe fotografia: ©Lin et al., 2021.)

Kërkesë informacioni





Reaktor tejzanor për eksfolimin e borofenit në shkallë të gjerë. Reaktori inox është i pajisur me një ultrasonikator të fuqishëm industrial 2000 watts (20 kHz).

Reaktor sonokimik i pajisur me a Procesor industrial tejzanor 2000 watts UIP2000hdT për eksfolimin e borofenit në shkallë të gjerë.

Studime të Rastit të Eksfolimit me Borofen me Tejzanor

Eksfolimi dhe delaminimi duke përdorur ultratinguj të fuqisë në një proces të fazës së lëngshme është studiuar gjerësisht dhe është aplikuar me sukses për borofenin dhe derivatet e tjerë të borit si pikat kuantike të borit, nitridin e borit ose diboridin e magnezit.

α-Borofen

Në studimin e kryer nga Göktuna dhe Taşaltın (2021), α borofeni u përgatit nëpërmjet një eksfolimi tejzanor të lehtë dhe me kosto të ulët. Nanofletat e borofenit të sintetizuara në mënyrë ultrasonike shfaqin një strukturë kristalore të borofenit.
Protokolli: 100 mg mikrogrimca bori u sonikuan në 100 ml DMF në 200 W (p.sh., duke përdorur UP200St me S26d14) për 4 orë në një azot (N2) kabina e kontrolluar e rrjedhës për të parandaluar oksidimin gjatë procesit të eksfolimit të fazës së lëngshme tejzanor. Tretësira e grimcave të borit të eksfoluara u centrifugua me 5000 rpm dhe 12000 rpm për 15 minuta përkatësisht, më pas borofeni u mblodh me kujdes dhe u tha në një ambient vakum për 4 orë në 50ºC. (krh. Göktuna dhe Taşaltın, 2021)

Hapat e procesit të eksfolimit të borofenit duke përdorur teknikën e delamination tejzanor

Ilustrim skematik i borofenit me disa shtresa të shtresuara nga procesi i trajtimit solvotermik të asistuar me sondë.
Studimi dhe fotografia: ©Zhang et al., 2020

Borofen me pak shtresa

Zhang et al. (2020) raportojnë një teknikë eksfolimi të fazës së lëngshme solvotermale të acetonit, e cila lejon prodhimin e borofenit me cilësi të lartë me madhësi të madhe horizontale. Duke përdorur efektin e fryrjes së acetonit, pararendësi i pluhurit të borit u lagur fillimisht në aceton. Më pas, pararendësi i borit të lagur u trajtua më tej në mënyrë solvotermale në aceton në 200ºC, e ndjekur nga sonikimi me një sonikator të tipit sondë në 225 W për 4 orë. Më në fund u mor borofen me disa shtresa bori dhe një madhësi horizontale deri në 5,05 mm. Teknika e eksfolimit të fazës së lëngshme të asistuar nga acetoni solvotermal mund të përdoret për të përgatitur nanofletë bori me madhësi të mëdha horizontale dhe me cilësi të lartë. (krh. Zhang et al., 2020)
Kur modeli XRD i borofenit të eksfoluar në mënyrë ultrasonike krahasohet me pararendësin e borit në masë, mund të vërehet një model i ngjashëm XRD. Shumica e majave kryesore të difraksionit mund të indeksohen në borin b-rombohedral, duke sugjeruar që struktura kristalore është pothuajse e ruajtur para dhe pas trajtimit të eksfolimit.

Borofen i eksfoluar në mënyrë tejzanor

Imazhet SEM me rezolucion të ulët (a) dhe rezolucion të lartë (b) të borofenit me pak shtresa të marra nga eksfolimi solvotermik i asistuar me ultratinguj në aceton
Studimi dhe fotografia: ©Zhang et al., 2020

Procesi i eksfolimit me ultratinguj të borofenit ruan strukturën e tij kristalore.

Modelet XRD (a) dhe spektrat Raman (b) të borit me shumicë të patrajtuar dhe borofenit me disa shtresa të marra nga sonda e eksfolimit solvotermik të asistuar me ultratinguj.
Studimi dhe fotografia: ©Zhang et al., 2020

Sinteza sonokimike e pikave kuantike të borit

Hao etj. (2020) përgatiti me sukses pikat kuantike të borit gjysmëpërçues kristalor në shkallë të gjerë dhe uniforme (BQD) nga pluhuri i borit të zgjeruar në acetonitril, një tretës organik shumë polar, duke përdorur një ultrasonikë të fuqishëm të tipit sondë (p.sh. UP400St, UIP500hdT ose UIP1000hdT). Pikat kuantike të borit të sintetizuara me madhësi anësore 2,46 ± 0,4 nm dhe trashësi 2,81 ± 0,5 nm.
Protokolli: Në një përgatitje tipike të pikave kuantike të borit, 30 mg pluhur bori u shtua fillimisht në një balonë me tre qafa dhe më pas 15 mL acetonitril u shtua në shishe përpara procesit të ultrazërit. Eksfolimi u krye me një fuqi dalëse prej 400 W (p.sh., duke përdorur UIP500hdT), frekuenca 20 kHz dhe koha ultrasonike prej 60 min. Për të shmangur mbinxehjen e tretësirës gjatë ultrazërit, ftohja duke përdorur një banjë akulli ose ftohës laboratori u aplikua për një temperaturë konstante. Tretësira që rezulton u centrifugua në 1500 rpm për 60 min. Supernatanti që përmbante pika kuantike bor u nxor me butësi. Të gjitha eksperimentet u kryen në temperaturën e dhomës. (krh. Hao et al., 2020)
Në studimin e Wang et al. (2021), studiuesi përgatit pikat kuantike të borit duke përdorur gjithashtu teknikën e eksfolimit të fazës së lëngshme tejzanor. Ata morën pikë kuantike të borit të monodisperzuar me një shpërndarje të ngushtë madhësie, shpërndarje të shkëlqyer, stabilitet të lartë në zgjidhjen IPA dhe fluoreshencë me dy foto.

Pikat kuantike të borit të sintetizuara në mënyrë tejzanor.

Imazhet TEM dhe shpërndarja përkatëse e diametrit të BQD-ve të përgatitura në kushte të ndryshme tejzanor. (a) Imazhi TEM i BQDs-2 i sintetizuar në 400 W për 2 orë. (b) Imazhi TEM i BQD-3 i sintetizuar në 550 W për 1 orë. (c) Imazhi TEM i BQD-3 i sintetizuar në 400 W për 4 orë. (d) Shpërndarja e diametrit të pikave kuantike të marra nga (a). (e) Shpërndarja e diametrit të pikave kuantike të marra nga (b). (f) Shpërndarja e diametrit të pikave kuantike të marra nga (c).
Studimi dhe fotografia: ©Hao et al., 2020

Eksfolimi tejzanor i nanofletave me diborid magnezi

Procesi i eksfolimit u krye duke pezulluar 450 mg diborid magnezi.
(MgB2) pluhur (përafërsisht 100 mesh madhësi / 149 mikron) në 150 ml ujë dhe ekspozohet në ultratinguj për 30 minuta. Eksfolimi tejzanor mund të kryhet me një ultrasonikator të tipit sondë si p.sh UP200Ht ose UP400St me një amplitudë prej 30% dhe modalitetin e ciklit prej 10 sek pulsesh ndezje/fikje. Eksfolimi me ultratinguj rezulton në një pezullim të zi të errët. Ngjyra e zezë mund t'i atribuohet ngjyrës së pluhurit të pacenuar MgB2.

Videoja tregon shpërndarjen shumë efikase të karbonit të zi. Procesori tejzanor i përdorur është një ultrasonikator Hielscher UP200St, i cili është ideal për të përgatitur tufa me madhësi të vogla dhe të mesme të dispersioneve me cilësi të lartë. Për vëllime të mëdha, Hielscher Ultrasonics furnizon sisteme industriale ultrasonike për shpërndarje të vazhdueshme në linjë.

Ultrasonicator UP200St (200W) që shpërndan karbonin e zi në ujë duke përdorur 1% wt Tween80 si surfaktant

Kërkesë informacioni





Eksfolimi tejzanor i grafenit në ujë

Një sekuencë me shpejtësi të lartë (nga a në f) kornizash që ilustron shtresimin sonomekanik të një flake grafiti në ujë duke përdorur UP200S, një ultrasonikator 200 W me sonotrode 3 mm. Shigjetat tregojnë vendin e ndarjes (eksfolimit) me flluska të kavitacionit që depërtojnë në çarje.
© Tyurnina et al. 2020

Ultrasonikë të fuqishëm për eksfolimin e borofenit në çdo shkallë

Ultrasonikët Hielscher mund të kontrollohen nga distanca nëpërmjet kontrollit të shfletuesit. Parametrat e tingullit mund të monitorohen dhe përshtaten saktësisht sipas kërkesave të procesit.Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan ultrasonikë të fortë dhe të besueshëm në çdo madhësi. Nga pajisjet kompakte ultrasonike laboratorike deri te sondat dhe reaktorët industrialë ultrasonikë, Hielscher ka sistemin ideal tejzanor për procesin tuaj. Me përvojë të gjatë në aplikime të tilla si sinteza dhe shpërndarja e nanomaterialeve, stafi ynë i trajnuar mirë do t'ju rekomandojë konfigurimin më të përshtatshëm për kërkesat e ypour. Përpunuesit industrialë tejzanor Hielscher njihen si kuaj të besueshëm të punës në objektet industriale. Të aftë për të dhënë amplituda shumë të larta, ultrasonikët Hielscher janë idealë për aplikime me performancë të lartë, si p.sh. eksfolimi i borofenit ose grafenit, si dhe shpërndarja e nanomaterialeve. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara.
Të gjitha pajisjet janë projektuar dhe prodhuar në selinë tonë në Gjermani. Para dorëzimit te klienti, çdo pajisje tejzanor testohet me kujdes nën ngarkesë të plotë. Ne përpiqemi për kënaqësinë e klientit dhe prodhimi ynë është i strukturuar për të përmbushur sigurimin më të lartë të cilësisë (p.sh. certifikimin ISO).

Pse Hielscher Ultrasonics?

  • efikasitet te larte
  • Teknologjia më e fundit
  • seriozitet & Fuqia
  • grumbull & në rradhë
  • për çdo vëllim
  • softver inteligjent
  • tipare inteligjente (p.sh. protokollimi i të dhënave)
  • CIP (i pastër në vend)

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
1 deri 500mL 10 deri 200mL / min UP100H
10 deri në 2000 ml 20 deri 400mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT
na 10 deri në 100L / min UIP16000
na më e madhe grup i UIP16000

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin më poshtë për të kërkuar informacione shtesë në lidhje me procesorët tejzanor, aplikacionet dhe çmimin. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj me ju dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Homogjenizuesit tejzanor me prerje të lartë përdoren në përpunim laboratorik, në tavolinë, pilot dhe në përpunim industrial.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.



Literatura / Referencat

Fakte të vlefshme

Borofeni

Borofeni është një shtresë atomike kristalore e borit, dmth. është një alotrop dydimensional i borit (i quajtur edhe nanofletë bori). Karakteristikat e tij unike fizike dhe kimike e kthejnë borofenin në një material të vlefshëm për aplikime të shumta industriale.
Vetitë e jashtëzakonshme fizike dhe kimike të borofenit përfshijnë aspekte unike mekanike, termike, elektronike, optike dhe superpërçuese.
Kjo hap mundësitë për të përdorur borofenin për aplikime në bateritë e joneve të metaleve alkali, bateritë Li-S, ruajtjen e hidrogjenit, superkondensatorin, reduktimin dhe evolucionin e oksigjenit, si dhe reaksionin e elektroreduktimit të CO2. Një interes i madh është veçanërisht i madh për borofenin si një material anodë për bateritë dhe si material për ruajtjen e hidrogjenit. Për shkak të kapaciteteve të larta teorike specifike, përçueshmërisë elektronike dhe vetive të transportit të joneve, borofeni kualifikohet si material i shkëlqyer anodë për bateritë. Për shkak të kapacitetit të lartë të absorbimit të hidrogjenit në borofen, ai ofron potencial të madh për ruajtjen e hidrogjenit - me një kapacitet stroage mbi 15% të peshës së tij.

Borofeni për ruajtjen e hidrogjenit

Materialet dydimensionale (2D) me bazë bori po marrin shumë vëmendje si media ruajtëse H2 për shkak të masës së ulët atomike të borit dhe qëndrueshmërisë së dekorimit të metaleve alkali në sipërfaqe, të cilat përmirësojnë ndërveprimet me H2. Nanofletët borofen dydimensionale, të cilat mund të sintetizohen lehtësisht duke përdorur eksfolimin tejzanor të fazës së lëngshme, siç përshkruhet më sipër, kanë treguar një prirje të mirë për atome të ndryshme dekoruese metalike, në të cilat mund të ndodhë grumbullimi i atomeve metalike. Duke përdorur një shumëllojshmëri dekorimesh metalike, të tilla si Li, Na, Ca dhe Ti në polimorfe të ndryshme të borofenit, janë marrë dendësi gravimetrike mbresëlënëse të H2 që variojnë nga 6 në 15 wt %, duke tejkaluar kërkesat e Departamentit Amerikan të Energjisë (DOE) për ruajtjen në bord. prej 6,5% peshë H2. (krh. Habibi et al., 2021)


Ultrasonikë me performancë të lartë! Gama e produkteve të Hielscher mbulon spektrin e plotë nga ultrasonikatori kompakt laboratorik mbi njësitë e sipërme të stolit deri te sistemet tejzanor të plotë industrial.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratormadhësia industriale.