Hielscher ultrazvučna tehnologija

Ultrazvučni grafički preparat

грапхене

Grafit se sastoji od dvodimenzionalnih listova SP2-hybridized, hexagonally uređenih ugljenoma – grafola – koji su redovno naslagani. Grafine sa atom-tankim listovima, koji se po vašem obrascu grafite po neinterakcijama, odlikuje se ekstremno većom zonom površine. Grafen pokazuje izuzetnu čvrstoću i čvrstinu duž bazalnog nivoa koji dostiže oko 1020 GPa, što je skoro vrednost snage dijamant.
Grafen je osnovni strukturalni element nekih oralnih zavese, uključujući grafite, takođe i ugljen nanocijevčice i fullerenes. Koristi se kao dodatak, grafen može dramatično poboljšati električne, fizičke, mehaničke i barijerne osobine polimera na izuzetno niskim utovama. (Xu, Suslik 2011)
Po svojim svojstvima grafen je materijal superlativa i time obećava industrijama koje proizvode kompoziti, premazi ili mikroelektronika. Geim (2009) opisuje grafene kao super materijal u sledećem pasusu:
"To je mislida je materijal u univerzumu i najsnažniji ikada izmeren. Njena Niskobudžetna, veliki pokretljivost, ima najmanju efektivnu masu (ona je nula) i može da putuje mikrometar-duge razdaljine bez prenetanja na sobnoj temperaturi. Grafen može da izdrži trenutne denznosti 6 porudžbina veće od bakra, pokazuje rekordna Toplotna provodljivost i ukočenost, sposobna je da gasova i pomiruje takve nesaglasne kvalitete kao što su Britni i provodljivost. Elektronski transport u grafenama je opisan kao jednačina nalik na Diirak, što omogućava ispitivanje relativnu kvantni fenomen u eksperimentu na vrhu. "
Zbog karakteristika ovih izuzetih materijala, grafen je jedan od najperspektivnijih materijala i nalazi se u fokusu nanomaterial istraživanja.

Graphene consists in carbon atoms which are arranged in a regular hexagonal pattern. i

Zbog svoje izuzetne materijalne snage i čvrstine, grafen je najperspektivniji materijal u ovoj nauci. © 2010Aleksanderaius kreativno

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Visoko ultrazvuk energije

Kada se na visokim intenzivnostima gleda tečnosti, zvučni talasi koji se prenose u tečnost za tečni medij u skladu sa naizmenostima visokog pritiska (kompresija) i ciklusima niskog pritiska (rarefrakcije), sa stopama u zavisnosti od učestalosti. Za vreme ciklusa niskog pritiska, ultrasonični talasi stvaraju male vakuumske mehuriće ili voids u tečnosti. Kada mehurići imaju volumen na kome više ne mogu da apsorbuju energiju, oni se na taj način skupljaju tokom ciklusa visokog pritiska. Ovaj fenomen je nazvao kavitacijom. Za vreme implozije veoma visokih temperatura (oko 5, 2.000 k) i pritisaka (oko 2.000 bankomata) se lokalno dostigne. Implozija кавитација Mehurić takođe rezultira tečnim mlaznicama do 280 miliona brzina. (Suslik 1998) Ultrasonično generisana Kavitacija izaziva hemijske i fizičke efekte koji mogu biti primenjeni na procese.
Kavitacija je prouzrokovona Сонохемија obezbeđuje jedinstvenu interakciju između energije i materije, sa toplim tačkama u mehurićima od ~ 5000 K, pritiska ~ 1000 bara, stope grejanja i hlađenja >1010K s-1; ti vanredni uslovi dozvoljavaju pristup nizu hemijskih reakcija koji se obično ne može pristupiti, što omogućava sintezu velikog broja neobičnih nanostrukturiranih materijala. (Bang 2010)

High power ultrasound generates intense cavitational forces in liquid

Ultrasonični Kavitacija u tečnoj

Ultrasonični preparat Grafene

S obzirom da su ove izuzetne karakteristike grafita poznate, razvijeno je nekoliko načina pripreme. Pored hemijske proizvodnje grafenes od grafene oksida u procesima sa više koraka, za koje su neophodni veoma jaki oksidirajući i Redukovanje agenata. Pored toga, grafen je pripremljen pod ovim teškim hemijskim uslovima često sadrže veliku količinu nedostataka čak i nakon smanjenja u odnosu na grafenes dobijene iz drugih metoda. Međutim, ultrazvuk je dokazana alternativa za proizvodnju grafena visokog kvaliteta, takođe u velikim količinama. Istraživači su razvili nešto drugačiji način korišćenja ultrazvukom, ali uopšteno produkcija grafene je jednostavan proces u jednom koraku.
Da biste dali primer određenog grafene rute proizvodnje: grafit se dodaje u mešavinu orute organske kiseline, alkohola i vode, a zatim se mešavina izlaže ultrasoničan zračenje. Kiselina funkcioniše kao “Molekularna klinž” koji odvaja listove grafena od nadređenog grafita. Ovim jednostavnim procesom stvorena je velika količina neoštećene grafena u vodi. (An i. 2010)

Hielscher covers the full range from compact lab ultrasonicators to bench-top size and full commercial production size systems.

Moćna i pouzdana ultrazvučna oprema za višestruki primenu, kao što su Homogenizacija, vađenje, nano obrada, ili sonohemija.

Grafena direktna Eksfolijacija

Ultrazvuk omogućava pripremu grafenes u organskim solentima, surfactants/vodenim rešenjima, ili jonskih tečnosti. To znači da upotreba jakih oksidovanja ili smanjenja agenata može da se izbegne. Stankovič et Al. (2007) proizveo je grafijenu od strane ekstrudacije pod ultravikom.
Slike sa grafijene oksida su se IZJALOVILE ultrasonični tretman u koncentracijama 1 mg/mL u vodi uvek otkriva prisustvo posteljine sa Uniformnim debljina (~ 1 Nm; primer je prikazan u Smokavi. 1 dole). Ovi dobro poznati uzorci grafena oksida nisu sadržali nijedan list, ni deblji tanji od 1nm, što dovodi do zaključka da je potpuna egzodacija grafena oksida prema individualnim okovima grafički oksid, zaista ostvarena pod ovim uslovima. (Stankovič et Al. 2007)

Hielscher's High Power Ultrasound Devices are the ideal tool to prepare graphene - both in lab scale as well as in full commercial process streams

Smokve. 1: AFM sliku sa tri visine na različitim lokacijama (Stankovič et Al. 2007)

Priprema Grafena listova

Stengl et Al. su u velikim količinama pokazivali uspešnu pripremu čistog grafina listova u velikom količini tokom proizvodnje nonstoichiometrijskog TiO2 grafene nanokompozit od strane termalne hidrolitijine suspenzije sa grafene nanolistovima i titanija peroko complex. Čist grafen nanolimovi proizvedeni su od prirodnih grafita uz korišćenje visoko intenziteta, koje generiše Hielscher ultrasonov procesor УИП1000хд u ultrasoničan reaktoru u 5 bar. Grafički limovi dobijeni, sa visoko specifičnim površinama i jedinstvenim elektronskim osobinama, mogu se koristiti kao dobra podrška za TiO2 za poboljšanje aktivnosti photocatalytic. Istraživačka grupa tvrdi da je kvalitet ultrasonički pripremljenog grafena mnogo veći nego što se grafen dobija na način Hummera, gde je grafit izvidan i oksidovan. Kako se fizički uslovi u ultrasonovom reaktoru mogu precizno kontrolisati i pretpostaviti da će se koncentracija grafina kao dopant razlikovati u rasponu od 1 – 0.001%, proizvodnja grafena u kontinuiranom sistemu na Trgovinska skala je moguće.

Izrada ultrasonični tretman Grafene oksida

Oh. (2010) pokazali ste pripremnu rutu koristeći ultrasonnu radijaciju za proizvodnju grafena oksida (GO) slojeva. Zato su suspendovali dvadeset pet miligrama grafene oksida u prahu, u 200 ml od de-jonizovane vode. Mešanjem su dobili nehomogenu braon obustavu. Dobijene suspenzije su bile sonirane (30 min, 1,3 × 105J), a nakon sušenja (u 373 K) proizveden je ultrasonično tretiran grafen oksida. FTIR spektroskopija pokazao je da ultrasonski tretman nije promenio funkcionalne grupe grafene oksida.

Ultrasonically exfoliated graphene oxide nanosheets

Smok. 2: SEM slika grafena nanolistova dobijenih od ultrasonacija (o et Al. 2010)

Funkcionalacionalizacija Grafina listova

Xu i Suslick (2011) opisuju praktičan metod za pripremu polistyrene funkcionalnosti grafita. U svojoj studiji koristili su grafite flice i stilrene kao osnovni Sirovinski materijal. Pevanjem grafita u styrene (reaktivni monomer), Ultrazvučni nedostatak zračenja rezultirao je mehanohemijskom eksfolijacijom grafita u Jednoslojne i Jednoslojne grafički ploče. Istovremeno, ostvaren je i funkcionalizacija grafena lista sa Polistirol lancima.
Isti proces funkcionalnosti se može sprovoditi i sa ostalim vinil monomerima za kompozite na bazi grafena.

Priprema Nanoribonika

Istraživačka grupa Honđie Dai i njegove kolege sa Stanford univerziteta pronašla je tehniku za pripremu nanoribonika. Grafene vrpce su tanke trake grafena koje mogu imati još korisnih karakteristika nego grafički limovi. Na širinu od oko 10 Nm ili manje, ponašanje grafene vrpce je slično poluprovodivaču jer su elektroni primorani da se kreću produženi. Tako bi bilo zanimljivo koristiti nanoribonika sa poluprovodnim funkcijama u elektronici (npr. za manje, brže računarske čipove).
Dai. pripremu grafene nanoribonika baza na dva koraka: prvo, oni su razbili slojeve grafena od grafita sa toplotnim tretmanom od 1000 º C za jedan minut u 3% hidrogena u argonom gasu. Zatim je grafen bio razbijen na trake koristeći ultrasonaciju. Nanoribonika koje je stekao ova tehnika odlikuje se mnogo lakše’ ivice od onih koje su napravljene konvencionalnim litografskim sredstvima. (Džiao et Al. 2009)

Priprema ugljenika Nanoscrolls

Ugljenozni Nanoscrolls su slični višeograđnim ugljenotama. Razlika u MWCNTs-u su otvoreni savjeti i kompletna dostupnost unutrašnjih površina do drugih molekula. Mogu da se sintetizuju vlažno-hemično, tako da se ukrštaju grafite sa kalibrom, isprepletajući vodom i da se bave koloidnom suspenzijom. (uporedi Viculis et Al. 2003) Ultrasonacija pomaže u pomeranju grafena monolina u ugljeničkom nanoscrolls (vidi Kvin. 3). Ostvarena je visoka efikasnost konverzije od 80%, što je proizvodnja nanoscrolls interesantno za komercijalne namene.

Ultrasonically assisted synthesis of carbon nanoscrolls

Smok. 3: Ultrasonska sinteza UgljNanoscrolls (Viculis et Al. 2003)

Grafički Raspršene ogrebotine

Stepen disperzije grafena i grafene oksida je izuzetno važan da koristi kompletan potencijal grafena sa svojim specifičnim karakteristikama. Ako grafen nije rasteran pod kontrolisanim uslovima, polnoća grafene raspršenosti može da dovede do nepredvidljivih ili neidealnih ponašanja kada se ona pretvori u uređaje pošto se svojstva grafena razlikuju kao funkcija njene strukturne Parametre. Soniranost je dokazan tretman za oslabiti međuslojne snage i omogućava tačnu kontrolu važnih parametara obrade.
"Za grafene oksida (odlazak), koji je obično izdigan kao jednoslojni listovi, jedan od glavnih izazova za polizavanje nastaje od varijacija na bočnim prostorima potresa. Pokazalo se da srednja vrednost za srednju veličinu može da se promeni sa 400 Nm na 20 μm tako što menja grafički startni materijal i uslove SONTA. " (Zelena et Al. 2010)
Ultrasonični Дисперсинг grafene rezultujuće, pa čak i Koloidna slurina demonstrirana su u različitim drugim studijama. (Liu et Al. 2011/baby et Al. 2011/Choi et Al. 2010)
Zang et Al. (2010) pokazala je da je upotrebom ultrasonzije stabilna grafska Disperzija sa visokom koncentracijom od 1 mg · mL − 1 i relativno čiste grafene listove, a kao što su pripremljeni grafički limovi izloženu visokoelektričnu provodljivost od 712 S · m− 1. Rezultati Furije se pretvaraju u infracrveno spektru i Ramen Spectra ispitivanja pokazuju da je ultrasonični način pripreme manje oštećen hemijskim i kristalnim strukturama grafola.

Potencijalnih aplikacija

Biološka primena: primer za ultrasonični preparat i njegovo biološko korišćenje je dato u studiji "sintezu Grafena-zlatna Nanokompozita putem Sonohemijske redukcije" po parku et Al. (2011), gde je nanokompozit od smanjenog grafena oksida -Gold (AU) nanoptekstovi su sintetizovani istovremeno smanjenjem broja zlatnih i polaganjem zlatnih nanočlanaka na površini svedene grafena oksida istovremeno. Da bi se olakšala redukcija zlatnih Jona i generacija funkcionalnosti kisika za izobilje zlatnog nanofona na smanjenom grafinu oksida, Ultrazvučni nezračenje se primjenjuje na mešavinu retanata. Proizvodnja zlatna-povezujućih-peptide-modifikovana biomolekula pokazuje potencijal ultrasonne zračenja grafena i grafene kompozita. Dakle, ultrazvuk je izgleda pogodan alat za pripremu drugih biomolekula.
Elektronika: Grafen je veoma funkcionalan materijal za elektronski sektor. Uz visoku mobilnost prevoznika u Grafini, grafen je od najvećeg interesa za razvoj brzih elektronskih komponenti u visokofrekventnim tehnologijama.
Senzori: ultrasonički ekstrudonski grafen može da se koristi za proizvodnju veoma osetljivih i selektivnog provodonskih senzora (čiji se otpor rapidno menja >10 000% u zasićenim etanol reor), kao i sa izuzetno visokim specifičnim kondenitentima (120 F/g), gustom struje (105 kW/kg) i energijom (9,2 Št kg). (An i. 2010)
Alkohol: za proizvodnju alkohola: sporedna aplikacija može da bude upotreba grafena u proizvodnji alkohola, tu se grafički memjine mogu koristiti za destilu alkohola i na taj način učiniti alkoholna pića.
Kao najjači, najelektricno provodnički i jedan od najfleksibilnijih materijala, grafen je i obećavajući materijal za solarne ćelije, katalitije, transparentne i emisične ekrane, mikromehanicke rezonatore, transistore, kao katoda u Litijum-vazdušne baterije, za ultraosetljive hemijske detektore, provodničke premazi kao i upotrebu kao dodatak u jedinjenja.

Контактирајте нас / Питајте за више информација

Разговарајте са нама о вашим захтевима за обраду. Ми ћемо препоручити најпогодније параметре подешавања и обраде за свој пројекат.





Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


Preuzmite kompletan članak u PDF formatu:
Ultrasonički potpomognuta priprema grafene

Литература / Референце

  • An, X.; Simmons, T.; Šah, R.; Wolfe, C.; Luis, K. M.; Vašington, M.; Nayak, S. K.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): stabilni Rasterci Nekovornog funkcionalnih grafija od grafita i njihovih multifunkcionalnih aplikacija visokog učinka. Nano slovo 10/2010. PP. 4295-4301.
  • Dete, T. Th; Ramaprabhu, S. (2011): poboljšani konektivni prenos toplote pomoću grafički raspršene nanofluida. Nanoscale-istraživačka pisma 6:289, 2011.
  • Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): primena ultrazvuka na sintezu Nanostrukturiranih materijala. Napredni materijali 22/2010. PP. 1039-1059.
  • Choi, E. Y.; Han, T. H.; Hong, J.; Kim, J. E.; Lee, S. H.; Kim, H. W.; Kim, S. O. (2010): Nonkovalacionalna funkcionalnost grafola sa krajnjim funkcionalnim polimerima. Žurnal materijala hemija 20/2010. PP. 1907-1912.
  • Geim, A. K. (2009): Grafene: status i perspektiva. Nauku 324/2009. PP. 1530-1534. http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0906/0906.3799.pdf
  • Zelena, A. A.; Hersam, M. C. (2010): novi metodi za proizvodnju Monodisperse Grafena. Časopis o fizičkom hemijskim pismima 2010. PP. 544-549.
  • Guo, J.; Zhu, S.; Chen, Z.; Li, Y.; Yu, Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, C.; Zang, D. (2011): Sonohemijska sinteza TiO (2 nanopčlanaka na grafenama za upotrebu kao photocatalyst
  • Hasan, K. ul; Sandberg, Mr. O.; Nur, O.; Willander, M. (2011): poligona stabilizacija grafene suspenzije. Nanoscale-istraživačka pisma 6:493, 2011.
  • Liu, X.; Pan, L.; Lv, T.; Zhu, G.; Lu, T.; Sun, Z.; Sun, C. (2011): sinteza za mikrotalasne TiO2-smanjene grafene, za photocatalytic redukciju CR (VI). RSC napreduje 2011.
  • Malig, J.; Englert, J. M.; Hirsch, A.; Guldi, D. M. (2011): vlažna hemija Grafene. Elektrohemijska asocijacija, Spring 2011. PP. 53-56.
  • O, W. ch.; Chen, M. L.; Zang, K.; Zang, F. J.; Jang, W. K. (2010): uticaj termo i Ultrasonnog tretmana na formiranje Grafena-oksidnih Nanoopisa. Časopis korejskog fizičkog društva 4/56, 2010. PP. 1097-1102.
  • Sametband, M.; Shimanovič, U.; Gedanken, A. (2012): Grafene oksidne mikrosfere pripremljene jednostavnim metodom ultrasonacija. Novi časopis hemije 36/2012. PP. 36-39.
  • Savoskin, M. V.; Mošalin, V. N.; Yarošenko, A. P.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. E.; Baruskov, I. V.; Prokofiev, I. G. (2007): Ugljovodni nanoscrolls proizvodi se od "kamatača" grafitskih jedinjenja. Ugljenika 45/2007. PP. 2797-2800.
  • Stankovič, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Ngujen, S. T.; Ruoff, R. S. (2007): Sinteda od grafene-based nanotable putem hemijskog redukcije grafit oksida. Ugljenika 45/2007. PP. 1558-1565.
  • Stengl, V.; Popelková, D.; Vlásavet, P. (2011): TiO2-Grafen Nanokompozit kao Photocatalysts visoke performanse. In: časopis fizičke hemije C 115/2011. PP. 25209-25218.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Otmer enciklopedija hemijske tehnologije; četvrta Ed. J. Wiley & Sinovi: New York, 1998, Vol. 26, PP. 517-541.
  • Viculis, L. M.; Mack, J. J.; Kaner, R. B. (2003): hemijski put do UgljNanoscrolls. Nauka, 299/1361; 2003.
  • Xu, H.; Suslick, K. S. (2011): Sonohemijska priprema Funkcionalacionalizovanih Grafenes. In: časopis američkog hemijskog društva 133/2011. PP. 9148-9151.
  • Zang, W.; On, W.; Jing, X. (2010): pripremanje stabilne grafije disperzije sa visokom koncentracijom na ultrazvuk. Časopis fizičke hemije B 32/114, 2010. PP. 10368-10373.
  • Đao, L.; Zang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. (2009): uske grafene nanoribonika iz ugljenotubesa. Priroda 458/2009. PP. 877-880.
  • Park, G.; Lee, K. G.; Lee, S. J.; Park, T. J.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): sintezu Grafene-zlatna Nanokompozita putem Sonohemijske redukcije. Časopis Nanoscience i nanotehnologije 7/11, 2011. PP. 6095-6101.
  • Zang, R.Q.; De Sakar, A. (2011): teoretska studija o formiranju, Podešavanje nekretnina i Adsorcija Grafola segmenata. In: M. Sergej (Ed.): fizika i primena Grafena – teorija. InTech 2011. PP. 3-28.