Нано плоче рутенијум оксида путем ултразвучног пилинга

Једнослојни нанопластови рутенијум оксида могу се ефикасно произвести коришћењем ултразвучног типа сонде. Главне предности ултразвучног пилинга нано листова су ефикасност процеса, високи приноси, кратак третман и лак, безбедан рад. Због своје високе ефикасности и врхунског квалитета произведених нанолимова, ултразвук се користи за индустријску производњу бројних нанолимова укључујући графен и борофен.

Ултразвучни пилинг нано листова рутенијум оксида

Нано плоче од рутенијум оксида (РуО2, такође познате као рутенат) нуде јединствена својства као што су висока проводљивост, ниска отпорност, висока стабилност, висока радна функција и добра осетљивост на суво јеткање. Ово чини рутенијум оксид добрим материјалом за електроде у меморијским уређајима и транзисторима.

СЕМ слике ексфолијираних РуО2 нано листова користећи а) 1 минут и б) 7 минута ултразвучне обраде.
(студија и слике: ©Ким ет ал., 2021)

Студија случаја: Високо ефикасан РуО2 пилинг коришћењем ултрасоникатора типа сонде

Ким и др. (2021) су у својој студији показали значајно побољшање у пилингу монослојних нанопласта рутенијум оксида. Истраживач је направио високе приносе танких РуО2 металних оксидних плоча користећи ултразвучну обраду. Конвенционални процес интеркалације кроз реакције јонске размене је спор и производи само ограничене количине дводимензионалних (2Д) нано листова због величине молекула и хемијске енергије потребне за реакцију. Да би убрзали процес и повећали количину произведених нано листова рутенијум оксида, интензивирали су процес пилинга применом ултразвучне енергије на раствор РуО2 оксида. Открили су да се након само 15 минута ултразвучне обраде количина листова повећала за преко 50%, а истовремено се смањила бочна величина листова. Прорачуни теорије функционалне густине показали су да је енергија активације ексфолијације значајно смањена цепањем слојева РуО2 на малу бочну величину. Ово смањење величине се дешава зато што је соникација помогла да се слојеви металног оксида лакше разбију. Ово истраживање подвлачи да је коришћење ултразвука добар и лак начин за прављење једнослојних нанопласта рутенијум оксида. Ово показује да ултразвучно подржан процес јонске размене нуди лак и ефикасан приступ за производњу 2Д нано листова металног оксида. Предности ултразвучног пилинга објашњавају зашто се ултразвучни пилинг и деламинација широко користе као производна техника за 2Д наноматеријале, такође познате као ксени, укључујући графен и борофен.

Ултразвучни пилинг промовише високо ефикасну и убрзану производњу 2Д нано листова рутенијум оксида у великој мери
(студија и слике: ©Ким ет ал., 2021).

Протокол за ултразвучно потпомогнуто пилинг рутенијум оксидом

Следећи протокол је инструкција корак по корак за синтезу РуО2 нано листова коришћењем ултразвучно подржаног процеса реакције јонске размене као што су описали Ким ет ал. (2021).
 

1. Припремите раствор РуО2 и интеркаланта тако што ћете их растворити у растварачу (2-пропанол) и мешати до 3 дана.
2. Нанесите ултразвучну енергију помоћу ултразвучног апарата типа сонде (нпр. ултрасоникатора типа сонде УП1000хдТ (1000В, 20кХз) са сонотродом БС4д22) на раствор у трајању од 15 минута да бисте повећали принос РуО2 нанолистова за преко 50% и поделили РуО2 слојева у једнолично малу бочну величину.
3. Користите прорачуне теорије функционалне густине да бисте потврдили да је енергија активације пилинга значајно смањена.
4. Сакупите добијене РуО2 нано плоче, које се могу користити за различите примене.

 
Једноставност овог протокола за ултразвучно пилинг РуО2 нанолистова наглашава предности ултразвучне производње нанолистова. Соникација је веома ефикасна техника за производњу висококвалитетних једнослојних РуО2 нано листова дебљине приближно 1 нм. Такође је утврђено да је протокол скалабилан и поновљив, што га чини погодним за велику производњу РуО2 нано листова за различите примене у електроници, катализи и складиштењу енергије.

Брза секвенца (од а до ф) рамова која илуструје сономеханичко пилинг графитне пахуљице у води користећи УП200С, ултрасоникатор од 200 В са сонотродом од 3 мм. Стрелице показују место цепања (пилинга) са мехурицима кавитације који продиру у расцеп.
(студија и слике: © Тиурнина ет ал. 2020

Ултрасоникатори високих перформанси за РуО2 пилинг

За производњу висококвалитетних нано листова рутенијум оксида и других ксена потребна је поуздана ултразвучна опрема високих перформанси. Основни параметри амплитуде, притиска и температуре, који су кључни за поновљивост и конзистентан производ. Хиелсцхер Ултрасоницс процесори су моћни и прецизно контролисани системи, који омогућавају тачно подешавање параметара процеса и континуирани ултразвучни излаз велике снаге. Хиелсцхер индустријски ултрасоникатори могу да испоруче веома велике амплитуде. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде. Робусност Хиелсцхер ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.
Наши купци су задовољни изузетном робусношћу и поузданошћу Хиелсцхер Ултрасоницс система. Инсталација у областима тешке примене (нпр. обрада наноматеријала великих размера), захтевним окружењима и 24/7 рад обезбеђују ефикасну и економичну обраду. Ултразвучно интензивирање процеса скраћује време обраде и постиже боље резултате, односно већи квалитет, већи приноси, иновативни производи.

Дизајн, производња и консалтинг – Квалитет Маде ин Германи

Хиелсцхер ултрасоникатори су познати по свом највишем квалитету и стандардима дизајна. Робусност и једноставан рад омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних апарата у индустријске објекте. Хиелсцхер ултрасоникатори се лако носе са тешким условима и захтевним окружењима.

Хиелсцхер Ултрасоницс је ИСО сертификована компанија и ставља посебан нагласак на ултрасоникаторе високих перформанси са најсавременијом технологијом и једноставношћу за коришћење. Наравно, Хиелсцхер ултрасоникатори су усаглашени са ЦЕ и испуњавају захтеве УЛ, ЦСА и РоХ.

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: