Грапхене Окиде – Ултразвучно пилинг и дисперзија
Grafički oksid je rastvorljiv, ampnilski, netoksičan, biorazgradiv i lako se može rasterati u stabilne koloids. Ultrazvučna eksfolijacija i Disperzija je veoma efikasan, brz i ekonomičan metod za sintetizovanje, razdor i funkcionalizovanje grafena oksida na industrijskoj skali. U procesu nizvodnih obrada, ultrasonovi se proizvode visoko performanse grafene oksida-polimeri.
Ultrasonska Eksfolijacija Grafene oksida
Da bi kontrolisali veličinu grafene oksida (GO) nanotable, metod eksfolijacije igra ključni faktor. Zbog precizno kontrolisano procesnih parametara, ultrazvučna eksfolijacija je najrasprostranilnija tehnika koja se najčešće koristi za proizvodnju grafena i grafički oksida.
Za ultrasonnu eksfolijaciju grafene oksida od grafite oksida različitog protokola su dostupni. U nastavku pronađite jedan opis primera:
Grafitni oksidni prah se meša u aqueous KOH sa pH vrednošću 10. Za eksfolijaciju i naknadno raspršivanje koristi se ultrazvučni tip sonde UP200St (200W). Nakon toga, K+ joni su prikačeni na grafenske bazalne avione da izazovu proces starenja. Starenje se postiže pod rotari isparavanjem (2 h). U cilju uklanjanja prekomernih K+ jona, puder se pere i centrifugiše razna vremena.
Dobijena mešavina je centrifugovana i smrznut, tako da se rasteretljiv grafički oksid u prahu.
Priprema provodljive paste od grafenog oksida: Prah grafena oksid može da se rasprši u dimetilformamid (DMF) pod sonikacijom kako bi se proizvela provodljiva pasta. (Han et al.2014)
Грапхене Окиде – Eksfolijacija (PIC.: Potts et Al. 2011)
Ultrasonični raspršivanje Grafene oksida
Ultrasonna Funkcionalizacija Grafene oksida
Soniranost se uspješno koristi za unošenje grafena oksida (odlazak) u polimere i kompozite.
Primeri:
- grafen oksid-TiO2 mikrosfera kompozit
- Polistirol-magnetni (namazni) kompozit (Core – Shell struktuiran)
- polistirena je smanjila grafički oksid kompozita
- polyaniline nanofiber – prelivni polistrene/grafene oksida (PANI-PS/GO) kompozitni školjke
- polistiren-interkalirani grafeni oksid
- p-fenylenediamin-4vinilbenzen-polystilrene modifikovani grafen oksid
Ultrasonični sistem za grafene oksida i eksfolijaciju
Sonicators for Graphene and Graphene Oxide Processing
Hielscher Ultrasonics nudi Visokoenergetski Ultrazvučni sistem za ekstrudaciju, disperziju i nizvodno preradu grafena i grafene oksida. Pouzdani ultrasonični procesori i sofisticirani reaktori dostavljaju potrebnu snagu, procese procesa kao što je pa kao precizna kontrola, kako bi rezultati ultrasonovog procesa mogli da budu na odgovarajući način na željene ciljeve procesa.
Jedan od najznačajnijih procesnih parametara je ultrasonični pojačanat, koja je vibitativna ekspanzija i smanjenje u ultrasonovu istragu. Hielscher индустријски ултразвучни системи su napravljeni da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude, Hielscher nudi prilagođene ultrazvučne sonde. Svi naši ultrazvučni procesori mogu se tačno prilagoditi potrebnim uslovima procesa i lako pratiti putem ugrađenog softvera. Na taj način se obezbeđuje najveća pouzdanost, dosledan kvalitet i reproduktivni rezultati. Robustnost Hielscher sonicatora omogućava non-stop rad na teškim dužnostima i u zahtevnim sredinama. To sonikaciju čini poželjnom tehnologijom proizvodnje za veliku pripremu grafena, grafenog oksida i grafitičkih materijala.
U ponudi širok asortiman ultrasoničara i pribora (kao što su sonotrodes i reaktori sa različitim veličinama i geometrijima), najadekvatniji uslovi reagovanja i faktori (npr. reagencija, Ultrazvučni unos energije po jačini, pritisak, temperatura, brzina protoka itd.) može se izabrati kako bi se dobio najviši kvalitet. S obzirom da naši ultrasonični reaktori mogu biti prepredani na nekoliko stotina barg, sononizovanje visokoviznih nalepljivanja sa 250.000 centipoais ne predstavlja problem za Hielschers ultrasonusni sistem.
Zbog ovih faktora, ultrasonični delamacija/ekstrudiranje i raspršivanje su konvencionalne tehnike mešanja i glodalice.
- Visoka snaga
- visoke jedinice za makaze
- Visoki pritisci koji se mogu primeniti
- precizna kontrola
- besprekorna skalabilnost (linearno)
- grupno i kontinuirano
- Ponovno produktivljiv rezultati
- Pouzdanost
- robusnosti
- Visoka energetska efikasnost
Da biste saznali više o ultrazvučnom sintezi grafena, disperziji i funkcionalizaciji, kliknite ovde:
- Proizvodnja grafena
- Graphene Nanoplatelets
- Eksfolijacija grafena na bazi vode
- grafen koji se raspršuje vodom
- Грапхене Окиде
- Ksenes
Чињенице вреди знати
Ultrazvuk i Kavitacija: kako je grafit Izenkan u grafički oksid pod Sonsikacijom
Ultrazvučna eksfolijacija grafitnog oksida (GrO) zasnovana je na visokoj sili izazvanoj akustičnom kavitacijom. Akustična kavitacija nastaje usled naizmeničnog visokog pritiska / ciklusa niskog pritiska, koji se generišu spajanjem snažnih ultrazvučnih talasa u tečnosti. Tokom ciklusa niskog pritiska javljaju se veoma male praznine ili vakuumski mehurići, koji rastu preko naizmeničnih ciklusa niskog pritiska. Kada mehurići vakuuma postignu veličinu gde ne mogu da apsorbuju više energije, oni se nasilno urušavaju tokom ciklusa visokog pritiska. Implozija mehurića rezultira kavitacionim silama i talasima stresa, ekstremnom temperaturom do 6000K, ekstremnim stopama hlađenja iznad 1010K/s, veoma visoki pritisci na do 2000bankomata, ekstremne diferenctnih razlika, kao i tečni mlazni avioni sa najviše 1000km/h (∼ 28m/s).
Te intenzivne sile utiču na grafite nizove, koji su preplavljene jednostrukim grafskim okovima i netaknutim grafenama nanolistovima.
Грапхене Окиде
Grafički oksid (GO) je sintetizovani od strane exfolizovanog grafit oksida (GrO). Dok grafit oksida predstavlja 3D materijal koji se sastoji u milionima slojeva grafena slojeva sa intercalnim oxigens-om, grafen oksida je mono-ili malo grafina koji je oksidovan sa obe strane.
Grafički oksid i grafen se međusobno razlikuju u sledećim karakteristikama: grafen oksida je polarni, dok grafen nije polarni. Grafen oksida je hidrofilična, dok je grafen hidrofobična.
To znači da grafički oksid predstavlja vodeni rastvorljiv, ampnilski, netoksični, biorazgradivi i formira stabilne Koloidne suspenzije. Površina grafena oksida sadrži epokxy, hidroxyl i karboxyl grupe koje su dostupne za interakciju sa cacijama i antama. Zbog svoje jedinstvene organske – inorganske hibridne konstrukcije i izuzetne osobine, ide – Polimerni kompoziti, pružaju visok potencijal za industrijske namene. (Tolasz et Al. 2014)
Smanjeni grafički oksid
Smanjeni grafički oksid (rGO) se proizvodi u ultrasonnom, hemijskom ili termalnom redukciju grafene oksida. Tokom koraka redukcije, većina funkcionalnosti grafene oksida je odstranjena, tako da je do manjeg broja grafički oksida (rGO) veoma slične karakteristike za netaknute grafene. Međutim, smanjeni grafički oksid (rGO) nije oslobođen ni bez kvara kao čist grafen.
Литература / Референце
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., Hassan O.H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. 3rd International Conference on Environment, Chemistry and Biology IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.