Ultraljud Borophene syntes på industriell skala

Borophene, ett tvådimensionellt nanostrukturerat derivat av bor, kan effektivt syntetiseras via en lätt och billig ultraljud exfoliering. Ultraljud vätskefas exfoliering kan användas för att producera stora mängder högkvalitativa borophene nanosheets. Ultraljud exfoliering teknik används ofta för att producera 2D nanomaterial (t.ex. grafen) och är välkänd för sina fördelar med högkvalitativa nanoblad, höga utbyten, snabb och lätt drift, samt övergripande effektivitet.

Ultraljud exfolieringsmetod för borofenpreparat

Ultraljudsundersökning av sondtyp är den föredragna metoden för effektiv borophene exfoliering.Ultraljud driven vätskefas exfoliering används ofta för att förbereda 2D nanosheets från olika bulk prekursorer inklusive grafit (grafen), bor (borophene) bland andra. Jämfört med den kemiska peeling tekniken, ultraljud-assisterade vätskefas exfoliering anses vara den mer lovande strategin att förbereda 0D och 2D nanostrukturer såsom bor kvantprickar (BQDs) och borophene. (jfr Wang et al., 2021)
Schemat kvar visar ultraljud låg temperatur flytande exfolieringsprocessen av 2D få-lager borophene ark. (Studie och bild: ©Lin et al., 2021.)

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud reaktor för storskaliga borophene exfoliering. Den rostfria reaktorn är utrustad med en kraftfull industriell 2000 watt ultrasonicator (20kHz).

Sonochemical reaktor utrustad med en 2000 watt industriell ultraljud processor UIP2000hdT för storskalig borophene exfoliering.

Fallstudier av ultraljud Borophene Exfoliation

Exfoliering och delaminering med hjälp av effekt ultraljud i en flytande fas process har studerats allmänt och framgångsrikt tillämpas på borophene och andra bor derivat såsom bor kvantprickar, bornitrid eller magnesium diborid.

α-Borophene

I studien utförd av Göktuna och Taşaltın (2021) förbereddes α borophene via en lätt och billig ultraljudsexfoliering. Ultraljud syntetiserade borophene nanosheets uppvisar en α borophene kristallin struktur.
Protokoll: 100 mg bormikropartiklar soniskades i 100 ml DMF vid 200 W (t.ex. med hjälp av UP200St med S26d14) för 4h i ett kväve (N2) flödesstyrd hytt för att förhindra oxidering under ultraljud vätskefas exfolieringsprocessen. Lösningen av exfolierade borpartiklar centrifugerades med 5000 rpm respektive 12 000 rpm i 15 minuter, sedan borophene försiktigt uppsamlas och torkades i ett vakuum omgivande i 4h vid 50ºC. (jfr Göktuna och Taşaltın, 2021)

Bearbeta steg av borophene exfoliering med hjälp av ultraljud delamination teknik

Schematiska illustration av borophene med få lager exfolierad av sonden ultraljud assisterad solvothermal behandlingsprocessen.
Studie och bild: ©Zhang et al., 2020

Borophene med få lager

(2020) rapporterar en aceton solvothermal flytande fas exfolieringsteknik, som möjliggör produktion av högkvalitativ borofen med stor horisontell storlek. Med hjälp av acetonens svullnadseffekt var borpulverprekursoren först våt i aceton. Sedan behandlades den våta borprekursoren ytterligare solvothermally i aceton vid 200ºC, följt av ultraljudsbehandling med en sond-typ ultraljudsbehandling vid 225 W för 4h. Borophene med några lager av bor och en horisontell storlek upp till 5,05 mm erhölls slutligen. Aceton solvothermal-assisterad vätskefas exfolieringsteknik kan användas för att förbereda bornanoblad med stora horisontella storlekar och av hög kvalitet. (jfr Zhang et al., 2020)
När XRD mönster av ultraljud exfolierade borophene jämförs med bulk borprekursor, en liknande XRD mönster kan observeras. De flesta av de stora diffraktionstopparna kan indexeras till b-rhombohedral bor, vilket tyder på att den kristallina strukturen är nästan bevarad före och efter exfolieringsbehandlingen.

Ultraljud exfolierad borophene

SEM-bilder med låg upplösning (a) och hög upplösning (b) av borofen med få lager erhållna genom ultraljudsassisterad solvothermal exfoliering i aceton
Studie och bild: ©Zhang et al., 2020

Ultraljud exfolieringsprocessen av borophene bevarar sin kristallina struktur.

XRD mönster (a) och Raman spektra (b) av obehandlad bulk bor och borophene med få lager erhålls genom sond ultraljud assisterad solvothermal exfoliering.
Studie och bild: ©Zhang et al., 2020

Sonokemisk syntes av Boron Quantum Dots

(2020) framgångsrikt förberett storskaliga och enhetliga kristallina halvledarborrar (BQDs) från expanderat borpulver i acetonitril, ett mycket polart organiskt lösningsmedel, med hjälp av en kraftfull ultraljudsmaskin av sondtyp (t.ex. UP400St, UIP500hdT eller UIP1000hdT). De syntetiserade boren kvantprickar med 2,46 ±0,4 nm i lateral storlek och 2,81 ±0,5 nm i tjocklek.
Protokoll: I en typisk beredning av bor kvantprickar, 30 mg av borpulver tillsattes först i en tre-halsad kolv och sedan 15 ml acetonitril lades till i flaskan före ultraljudsprocessen. Exfoliering utfördes vid en uteffekt på 400 W (t.ex. med hjälp av UIP500hdT), 20kHz frekvens och ultraljudstid på 60 min. För att undvika överhettning av lösningen under ultraljud, kylning med hjälp av ett isbad eller labbkylare tillämpades för en konstant temperatur. Den resulterande lösningen centrifugerades vid 1500 varv/min i 60 minuter. Supernatanten innehöll bor kvantprickar extraherades försiktigt. Alla experiment utfördes i rumstemperatur. (jfr. Hao et al., 2020)
I studien av Wang et al. (2021) förbereder forskaren bor kvantprickar med hjälp av ultraljud flytande fas exfolieringsteknik också. De erhöll monodispersed borkvant punkt med en smal storlek fördelning, utmärkt dispersibilitet, hög stabilitet i IPA lösning och två-foto fluorescens.

Ultraljud syntetiserade bor kvantprickar.

TEM bilder och motsvarande diameter fördelning av BQDs beredda under olika ultraljud villkor. a) TEM-bild av BQDs-2 syntetiserade vid 400 W för 2 h. (b) TEM-bild av BQDs-3 syntetiserad vid 550 W för 1 h. (c) TEM-bild av BQDs-3 syntetiserad vid 400 W för 4 h. d) Diameterfördelning av kvantprickar som förvärvats från (a). e) Diameterfördelning av de kvantprickar som förvärvats från b. f) Diameterfördelningen av kvantprickarna förvärvas från c.
Studie och bild: ©Hao et al., 2020

Ultraljud Exfoliering av magnesium diborid nanoblad

Exfolieringsprocessen utfördes genom att suspendera 450 mg magnesiumdiborid
(MgB2) pulver (ca 100 maskstorlek / 149 mikron) i 150 ml vatten och utsätta det för ultraljud i 30 minuter. Ultraljudsexfoliering kan utföras med en ultraljudsmaskin av sondtyp, såsom Uf200 ः t eller UP400St med en amplitud på 30 % och cykelläge på 10sek på/av pulser. Ultraljud exfoliering resulterar i en mörk svart suspension. Den svarta färgen kan hänföras till färgen på orörda MgB2 pulver.

Videon visar den mycket effektiva spridningen av kolsvart. Ultraljud processor som används är en Hielscher UP200St ultrasonicator, som är idealisk för att förbereda små till medelstora partier av högkvalitativa dispersioner. För stora volymer, Hielscher Ultrasonics levererar industriella ultraljud system för kontinuerlig inline spridning.

Ultrasonicator UP200St (200W) dispergering kimrök i vatten med hjälp av 1%wt Tween80 som tensid

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud grafen exfoliering i vatten

En höghastighetssekvens (från a till f) av ramar som illustrerar sonomekanisk exfoliering av en grafitflake i vatten med hjälp av UP200S, en 200W ultrasonicator med 3mm sonotrode. Pilar visar platsen för delning (exfoliering) med kavitationsbubblor som tränger in i delningen.
© Tyurnina et al. 2020

Kraftfulla ultrasonicators för Borophene Exfoliation i vilken skala som helst

Hielscher ultrasonicators kan fjärrstyras via webbläsarkontroll. Ultraljudsbehandling parametrar kan övervakas och justeras exakt till processkraven.Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar robusta och pålitliga ultraljudsapparater i alla storlekar. Från kompakta labb ultraljud enheter till industriella ultraljud sonder och reaktorer, Hielscher har det perfekta ultraljud systemet för din process. Med lång erfarenhet av tillämpningar som nanomaterialsyntes och spridning kommer vår välutbildade personal att rekommendera dig den lämpligaste installationen för ypourkrav. Hielscher industriella ultraljud processorer är kända som pålitliga arbetshästar i industriella anläggningar. Hielscher ultrasonicators kan leverera mycket höga amplituder och är idealiska för högpresterande tillämpningar som borofener eller grafen exfoliering samt nanomaterialspridning. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljud sonotrodes tillgängliga.
All utrustning är konstruerad och tillverkad i vårt huvudkontor i Tyskland. Före leverans till kunden testas varje ultraljudsenhet noggrant under full belastning. Vi strävar efter kundnöjdhet och vår produktion är strukturerad för att uppfylla högsta kvalitetssäkring (t.ex. ISO-certifiering).

Varför Hielscher Ultrasonics?

  • hög effektivitet
  • Toppmodern teknik
  • Tillförlitlighet & Robusthet
  • Batch & Inline
  • för valfri volym
  • intelligent programvara
  • smarta funktioner (t.ex. dataprotokollering)
  • CIP (clean-in-place)

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
1 till 500 ml 10 till 200 ml / min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



Litteratur / Referenser

Fakta Värt att veta

Borophene

Borophene är en kristallin atommonolayer av bor, dvs. det är en tvådimensionell allotrop av bor (även kallad bornanoblad). Dess unika fysiska och kemiska egenskaper gör borofener till ett värdefullt material för många industriella tillämpningar.
Borophenes exceptionella fysiska och kemiska egenskaper inkluderar unika mekaniska, termiska, elektroniska, optiska och supraledande aspekter.
Detta öppnar möjligheter att använda borofen för tillämpningar i alkalimetalljonbatterier, Li-S-batterier, vätelagring, superkondensator, syrereduktion och utveckling samt CO2-elektroreduktionsreaktion. Särskilt stort intresse går in i borophene som anodmaterial för batterier och som vätelagringsmaterial. På grund av hög teoretisk specifik kapacitet, elektronisk ledningsförmåga och jontransportegenskaper kvalificerar sig borofen som bra anodmaterial för batterier. På grund av vätgasens höga adsorberingskapacitet till borofene erbjuder den stor potential för vätgaslagring – med en stroagekapacitet över 15 % av sin vikt.

Borophene för vätgaslagring

Tvådimensionella (2D) borbaserade material får mycket uppmärksamhet som H2-lagringsmedia på grund av den låga atommassan av bor och stabiliteten att dekorera alkalimetaller på ytan, vilket förbättrar interaktionen med H2. Tvådimensionella borophene nanosheets, som lätt kan syntetiseras med hjälp av ultraljud flytande fas exfoliering som beskrivs ovan, har visat en god affinitet för olika metall-dekorera atomer, där kluster av metallatomer kan uppstå. Med hjälp av en mängd olika metalldekorationer, såsom Li, Na, Ca och Ti på olika borophene polymorphs, har imponerande H2 gravimetrisk densitet erhållits från 6 till 15 wt %, vilket överstiger det amerikanska energidepartementets (DOE) krav på lagring ombord på 6,5wt% H2. (jfr Habibi et al., 2021)


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.