Ultrazvučna eksfolijacija Ksena

Kseni su 2D monoelementalni nanomaterijali sa izvanrednim svojstvima kao što su veoma visoka površina, anisotropska fizička / hemijska svojstva uključujući superiornu električnu provodljivost ili napetu snagu. Ultrazvučna eksfolijacija ili delaminacija je efikasna i pouzdana tehnika proizvodnje jednoslojnih 2D nanosheta od slojevitih prekursorskih materijala. Ultrazvučna eksfolijacija je već uspostavljena za proizvodnju visokokvalitetnih ksenos nanosheta na industrijskom nivou.

Ksenes – Monolayer Nanostructures

Ultrasonično eksfoliran boropheneKseni su monolajer (2D), monoelementalni nanomaterijali, koji sadrže strukturu nalik grafenu, unutarslojnu kovalentnu vezu i slabe van der Waals sile između slojeva. Primeri za materijale, koji su deo klase ksena su borophene, silicene, germanene, stanene, fosfor (crni fosfor), arsenen, bizmutin, i tellurene i antimon. Zbog svoje jednoslojne 2D strukture, ksenovi nanomaterijali su ugljenisani veoma velikom površinom kao i poboljšanim hemijskim i fizičkim reaktivnostima. Ove strukturne karakteristike daju ksenos nanomaterijalima impresivna fotonska, katalitička, magnetna i elektronska svojstva i čine ove nanostrukture veoma interesantnim za brojne industrijske primene. Na levoj slici su SEM slike ultrazvučno eksfoliranog borofena.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Ultrazvučni reaktor za industrijsku eksfolijaciju 2D nanosheta kao što su kseni (npr. borophene, silicene, germanene, stanene, fosfor (crni fosfor), arsenen, bizmutin i telumena i antimon.

Reaktor sa 2000 vati ultrazvučni UIP2000hdT za eksfolijaciju ksena nanosheta velikih razmera.

Proizvodnja Ksenes nanomaterijala pomoću ultrazvučne delaminacije

Tečna eksfolijacija slojevitih nanomaterijala: Jednoslojni 2D nanosheti su proizvedeni od neorganskih materijala sa slojevitim strukturama (npr. grafitom) koji se sastoje u labavo naslaganim slojevima domaćina koji prikazuju proširenje galerije sloja do sloja ili oticanje na interkalaciju određenih jona i/ili rastvarača. Eksfolijacija, u kojoj se slojevita faza pretvara u nanoshete, obično prati otok zbog brzo oslabljenih elektrostatičkih privlačnosti između slojeva koji proizvode koloidne disperziju pojedinačnih 2D slojeva ili listova. (cf. Geng et al, 2013) Generalno je poznato da otok olakšava eksfolijaciju ultrazvučno i rezultira negativno nabijenim nanosheetima. Hemijsko pretreatment takođe olakšava eksfolijaciju pomoću sindikacije kod rastvarača. Na primer, funkcionalizacija omogućava eksfolijaciju slojevitih dvostrukih hidroksida (LDH) u alkoholu. (cf. Nicolosi et al., 2013)
Za ultrazvučnu eksfolijaciju / delaminaciju slojeviti materijal je izložen snažnim ultrazvučnim talasima u rastvaraču. Kada su energetski gusti ultrazvučni talasi u paru sa tečnošću ili muljom, dolazi do akustične aka ultrazvučne kavitacije. Ultrazvučnu kavitaciju karakteriše kolaps vakuumskih mehurića. Ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost i generišu naizmenični nizak pritisak / cikluse visokog pritiska. Minuti vakuumskih mehurića nastaju tokom ciklusa niskog pritiska (retkosti) i rastu preko raznih ciklusa niskog pritiska / visokog pritiska. Kada mehur kavitacije dostigne tačku kada ne može da apsorbuje dalju energiju, mehur implodira nasilno i stvara lokalno veoma energetski guste uslove. Kavitaciono žarište je određeno veoma visokim pritiscima i temperaturom, odgovarajućim pritiscima i temperaturnim različnostima, brzim tečnim mlaznjacima i štićenim silama. Ove sonomehaničke i sonohemijske sile guraju rastvarač između naslaganih slojeva i razdeljenih slojevitih čestica i kristalnih struktura koje proizvode eksfolirane nanoshete. Dole navedeni niz slika prikazuje proces eksfolijacije ultrazvučnim kavitacijom.

Ultrazvučna eksfolijacija grafena u vodi

Brza sekvenca (od a do f) okvira koji ilustruje sono-mehaničku eksfolijaciju grafitne pahuljice u vodi koristeći UP200S, ultrazvuk od 200W sa 3-mm sonotrodom. Strelice prikazuju mesto razdvajanja (eksfolijacije) sa mehurićima kavitacije koji prodiru u razdeljak.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Modeliranje je pokazalo da ako je površinska energija rastvarača slična onoj u slojevitom materijalu, energetska razlika između eksfoliranih i reagregiranih stanja biće veoma mala, uklanjajući pokretačku snagu za ponovnu agregaciju. U poređenju sa alternativnim metodama komešanja i švercovanja, ultrazvučni agitatori su obezbedili efektivniji izvor energije za eksfolijaciju, što je dovelo do demonstracije jonske interkalacije uz pomoć eksfolijacije TAS-a2Nbs2, i MoS2, kao i slojevite oksida. (cf. Nicolosi et al., 2013)

Ultrazvučnost je veoma efikasno i pouzdano sredstvo za tečnu eksfolijaciju nanosheta kao što su grafen i ksen.

TEM slike ultrasonično tečnih eksfoliranih nanosheta: (A) grafeni nanosheet eksfoliran pomoću sonication in the solvent N-metil-pirolidone. (B) h-BN nanosheet eksfoliran pomoću sonication in the solvent isopropanol. (C) MoS2 nanosheet eksfoliated by means of sonication in aqueous surfactant solution.
(Study and pictures: ©Nicolosi et al., 2013)

Ultrazvučni liquid-Exfoliation Protocols

Ultrazvučna eksfolijacija i delaminacija ksena i drugih monolajerskih nanomaterijala je opsežno proučavana u istraživanju i uspešno je prebačena na fazu industrijske proizvodnje. U nastavku vam predstavljamo odabrane protokole eksfolijacije pomoću sonicije.

Ultrazvučna eksfolijacija fosfornih nanoflaka

Fosfor (poznat i kao crni fosfor, BP) je 2D slojevit, monoelementalan materijal formiran od atoma fosfora.
U istraživanju Passaglia et al. (2018), demonstrira se priprema stabilnih suspenzija fosforena − metil metakrilate sonication-assisted liquid-phase exfoliation (LPE) bP u prisustvu MMA praćene radikalnom polimerizacijom. Metil metakrilat (MMA) je tečni monomer.

Protocol for Ultrasonic Liquid Exfoliation of Phosphorene

MMA_bPn, NVP_bPn i Sty_bPn suspenzije dobili su od LPE u prisustvu jedinog monomera. U tipičnom postupku, ∼5 mg bP, pažljivo smrvljen u malteru, stavljen je u epruvetu i tada je dodata težina količine MMA, Sty ili NVP. Monomerna bP suspenzija je bila sonična 90 min pomoću Hielscher Ultrasonics homogenizera UP200St (200W, 26kHz), opremljen sonotrodom S26d2 (prečnik vrha: 2 mm). Ultrazvučna amplitude je održavana konstantno na 50% sa P = 7 W. U svim slučajevima, za poboljšanje toplotnog rasipanja korišćena je ledena kupka. Finalna MMA_bPn, NVP_bPn, Sty_bPn suspenzije su potom bile neutemeljene sa N2 na 15 min. Sve suspenzije analizirao je DLS, pokazujući da su vrednosti rH zaista bliske vrednostima DMSO_bPn. Na primer, MMA_bPn (koja ima oko 1% bP sadržaja) okarakterisana je od strane rH = 512 ± 58 nm.
Dok druge naučne studije o fosfornom izveštaju o vremenu sonicije od nekoliko sati koristeći ultrazvučno čišćenje, visoke rastvarače tački ključanja i nisku efikasnost, istraživački tim Pasaglije demonstrira visoko efikasan ultrasonični protokol za eksfolijaciju pomoću ultrazvučnog ultrazvučnog tipa sonde (, УП200Ст).

Ultrazvučna Borophene Exfoliation

Za soniacione protokole i rezultate ultrazvučne borophene eksfolijacije, kliknite ovde!

Ultrazvučna eksfolijacija malo–slojevitih Silica Nanosheets

SEM slika ultrazvučno eksfoliranih silika nanosheta.Malo je slojevitih eksfoliranih silikatnih nanosheta (E-SN) pripremljeno od prirodnog vermiculita (Verm) putem ultrazvučne eksfolijacije. Za sintezu eksfoliranih silikatnih nanosheta primenjen je sledeći metod eksfolijacije u fazi tečnosti: 40 mg silika nanosheets (SN) je raspršeno u 40 mL apsolutni etanol. Nakon toga, smesa je ultrazvučna za 2 h koristeći Hielscher Ултразвучни процесор УП200Ст, opremljen sonotrodom od 7 mm. Pojačanje ultrazvučnog talasa konstantno je bilo 70 odsto. Primenjena je ledena kupka kako bi se izbeglo prejedanje. Neeksfoliran SN je uklonjen centrifugacijom u 10:00 uveče u trajanju od 10 min. Konačno, proizvod je preko noći dekantiran i osušen na sobnoj temperaturi pod vakuumom. (cf. Guo et al., 2022)

Ultrazvučna eksfolijacija 2D monolayer nanosheets kao što su kseni (npr. fosforen, borophene itd.) efikasno se postiže sonikacijom tipa sonication.

Ultrazvučna eksfolijacija monolayer nanosheets sa Ultrazvučni UP400St.


Ultrazvučna tečna eksfolijacija jednoslojnih nanosheta.

Ultrazvučna eksfolijacija tečnosti je veoma efikasnosti za proizvodnju ksenos nanosheeta. Na slici se vidi 1000 vati moćnih УИП1000хдТ.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


High-Power Ultrasound Probes and Reactors for Exfoliation of Xenes Nanosheets

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira robusne i pouzdane ultrazvučnike u bilo kojoj veličini. Od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih ultrazvučnih sondi i reaktora, Hielscher ima idealan ultrazvučni sistem za vaš proces. Sa dugogodišnjim iskustvom u aplikacijama kao što su nanomaterijska sinteza i disperzija, naše dobro obučeno osoblje će vam preporučiti najpogodnije podešavanje za vaše zahteve. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori poznati su kao pouzdani radni konji u industrijskim objektima. Sposobni da isporuče veoma visoke amplitude, Hielscher ultrazvučni su idealni za aplikacije visokih performansi kao što su sinteza ksena i drugih 2D monolayer nanomaterijala kao što su borophene, fosforne ili grafene kao i pouzdano raspršivanje ovih nanostruktura.
Izuzetno snažan ultrazvuk: Хиелсцхер Ултрасонична терапија’ industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.
Najviši kvalitet – Dizajnirano i napravljeno u Nemačkoj: Sva oprema je projektovana i proizvedena u našem sedištu u Nemačkoj. Pre isporuke kupcu, svaki ultrazvučni uređaj se pažljivo testira pod punim opterećenjem. Težimo zadovoljstvu kupaca i naša proizvodnja je strukturirana tako da ispunjava najvišu garanciju kvaliteta (npr. ISO sertifikacija).

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

батцх tom Проток Препоручени уређаји
1 до 500 мл 10 до 200мЛ / мин УП100Х
10 до 2000мЛ 20 до 400мЛ / мин УП200Хт, УП400Ст
0.1 до 20Л 0.2 до 4Л / мин УИП2000хдТ
10 до 100Л 2 до 10Л / мин UIP4000hdT
Н.А. 10 до 100Л / мин УИП16000
Н.А. веће кластер УИП16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Traži više informacija

Koristite donji obrazac da biste zatražili dodatne informacije o Ultrason, procesorima, aplikacijama i ceni. Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrasonični sistem koji ispunjava vaše zahteve!









Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


Ultrazvučni homogenizatori visokog šera koriste se u laboratoriji, na klupi, pilotu i industrijskoj preradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.



Literatura/reference

Чињенице вреди знати

Fosforena

Fosfor (takođe crni fosfor nanosheets / nanoflakes) odiše visokom pokretljivošću od 1000 cm2 V–1 s–1 za uzorak debljine 5 nm sa visokim trenutnim ON/OFF odnosom 105. Kao p-tip poluprovodnik, fosforna poseduje direktan razmak benda od 0,3 eV. Pored toga, fosforna ima direktan razmak u bendu koji se povećava do oko 2 eV za monolajer. Ove materijalne karakteristike čine crni fosfor nanosheets obećavajućim materijalom za industrijsku primenu u nanoelektroničnim i nanofotonskim uređajima, koji pokrivaju čitav spektar vidljivog spektra. (cf. Passaglia et al., 2018) Druga potencijalna primena leži u primeni biomedicine, s obzirom da relativno niska toksičnost čini iskorišćenost crnog fosfora veoma atraktivnim.
U klasi dvodimenzionalnih materijala, fosforen se često pozicionira pored grafena jer, za razliku od grafena, fosforen ima nezero fundamentalni razmak benda koji se može dodatno modulizisati naprezanjem i brojem slojeva u nizu.

Borophene

Borophene je kristalni atomski monolajer bora, npr. Njegove jedinstvene fizičke i hemijske karakteristike pretvaraju borophene u vredan materijal za brojne industrijske primene.
Izuzetna fizička i hemijska svojstva Borofena uključuju jedinstvene mehaničke, termalne, elektronske, optičke i superprovodljive aspekte.
To otvara mogućnosti korišćenja borofena za primenu u alkalnim metalnim jonske baterije, Li-S baterijama, skladištenju vodonika, superkapatitoru, smanjenju kiseonika i evoluciji, kao i reakciji CO2 elektroredukcije. Posebno veliko interesovanje ide u borophene kao anodni materijal za baterije i kao materijal za skladištenje vodonika. Zbog visokih teorijskih specifičnih kapaciteta, elektronske provodljivosti i jonskih transportnih svojstava, borophene se kvalifikuje kao odličan anodni materijal za baterije. Zbog velikog adsorbtion kapaciteta vodonika za borophene, on nudi veliki potencijal za skladištenje vodonika – sa strož kapacitetom preko 15% njegove težine.
Pročitaj više o Ultrazvučna sinteza i raspršivanje borofena!


Ultrazvuk visokih performansi! Hielscher-jev proizvodni asortiman pokriva pun spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvuka preko klupa-vrhunskih jedinica do full-industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.