แกรฟีนออกไซด์ – การขัดและการกระจายตัวของอัลตราโซนิค
แกรฟีนออกไซด์เป็นละลายน้ำ, ปลาการ์ตูน, ปลอดสารพิษ, ย่อยสลายและสามารถแยกย้ายได้อย่างง่ายดายในคอลลอยด์ที่มีเสถียรภาพ. อัลตราโซนิกการขัดและการกระจายตัวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากอย่างรวดเร็วและค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แยกย้ายกันและฟังก์ชันของ graphene ออกไซด์ในระดับอุตสาหกรรม ในการประมวลผลปลายน้ำ, กระจายล้ำผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงคอมโพสิตพอลิเมอร์ออกไซด์
อัลตราโซนิก Exfoliation ของแกรฟีนออกไซด์
เพื่อที่จะควบคุมขนาดของกราฟีนออกไซด์ (GO) nanosheets วิธีขัดเล่นเป็นปัจจัยสำคัญ เนื่องจากพารามิเตอร์กระบวนการควบคุมได้อย่างแม่นยำขัดอัลตราโซนิกเป็นส่วนใหญ่ใช้กันอย่างแพร่หลายเทคนิค delamination สำหรับการผลิตของกราฟีนที่มีคุณภาพสูงและกราฟีนออกไซด์
สำหรับขัดอัลตราโซนิกของกราฟีนออกไซด์จากโปรโตคอลต่างๆไฟท์ออกไซด์ที่มีอยู่ หาหนึ่งคำอธิบายที่เป็นแบบอย่างด้านล่าง:
ผงแกรไฟต์ออกไซด์ผสมใน KOH น้ำมีค่า pH 10. สำหรับการขัดและการกระจายภายหลังการสอบสวนชนิด ultrasonicator UP200St (200W) ถูกนำมาใช้. หลังจากนั้น K + ไอออนจะแนบลงบนระนาบฐาน graphene เพื่อก่อให้เกิดกระบวนการริ้วรอย ริ้วรอยจะประสบความสำเร็จภายใต้การระเหยแบบหมุน (2 ชั่วโมง) เพื่อที่จะลบมากเกินไป K + ไอออนผงล้างและปั่นหลาย ๆ ครั้ง
ส่วนผสมที่ได้รับเครื่องปั่นและแห้งเพื่อให้กระจาย graphene ตะกอนผงออกไซด์
การเตรียมวาง GO เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า: ผงออกไซด์ graphene สามารถกระจายตัวใน Dimethylformamide (DMF) ภายใต้ sonication เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าวาง (Han et al.2014)
แกรฟีนออกไซด์ – ขัด (Pic .: Potts et al. 2011)
อัลตราโซนิกกันไปของแกรฟีนออกไซด์
อัลตราโซนิก Functionalization ของแกรฟีนออกไซด์
sonication ใช้ประสบความสำเร็จในการรวมกราฟีนออกไซด์ (GO) ลงในโพลิเมอร์และคอมโพสิต
ตัวอย่าง:
- กราฟีนออกไซด์ติ้ว2 คอมโพสิต microsphere
- สไตรีน-magnetite-graphene คอมโพสิตออกไซด์ (แกนเปลือกโครงสร้าง)
- สไตรีนที่ลดลงคอมโพสิต graphene ออกไซด์
- polyaniline เส้นใยนาโนเคลือบสไตรีน / กราฟีนออกไซด์ (PANI-PS / GO) คอมโพสิตเปลือกหลัก
- สไตรีน-อธิกมาสออกไซด์ graphene
- P-Phenylenediamine-4vinylbenzen-สไตรีนมีการปรับเปลี่ยนกราฟีนออกไซด์
ระบบอัลตราโซนิกสำหรับ graphene ออกไซด์ขัด
ระบบอัลตราโซนิกสำหรับแกรฟีนและแกรฟีนออกไซด์
Hielscher Ultrasonics มีพลังงานสูงระบบอัลตราโซนิกสำหรับการขัดการกระจายตัวและการประมวลผลปลายน้ำของกราฟีนและกราฟีนออกไซด์ โปรเซสเซอร์ล้ำเสียงที่เชื่อถือได้และเครื่องปฏิกรณ์ที่มีความซับซ้อนให้พลังงานที่จำเป็นในกระบวนการเป็น wel ควบคุมที่แม่นยำเพื่อให้ผลการดำเนินการอัลตราโซนิกสามารถปรับตรงกับเป้าหมายของกระบวนการที่ต้องการ
หนึ่งในพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญที่สุดคือความกว้างอัลตราโซนิกซึ่งคือการขยายตัวและการหดตัวสั่นที่สอบสวนอัลตราโซนิก Hielscher ของ ระบบอุลตร้าโซนิคอุตสาหกรรม ถูกสร้างขึ้นเพื่อส่งมอบช่วงกว้างของคลื่นที่สูงมาก amplitudes ถึง200μmสามารถทำงานได้อย่างง่ายดายอย่างต่อเนื่องในการดำเนินงาน 24/7 สำหรับช่วงกว้างของคลื่นที่สูงยิ่งขึ้น Hielscher มีฟิวส์อัลตราโซนิกที่กำหนดเอง ทั้งหมดโปรเซสเซอร์ล้ำเสียงของเราสามารถปรับเปลี่ยนได้ตรงกับเงื่อนไขกระบวนการที่จำเป็นและตรวจสอบผ่านซอฟต์แวร์ในตัวได้อย่างง่ายดาย นี้ทำให้ความน่าเชื่อถือสูงสุดที่มีคุณภาพสม่ำเสมอและผลลัพธ์ที่เที่ยงตรง ทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้การดำเนินงานสำหรับ 24/7 ที่หนักและในสภาพแวดล้อมที่เรียกร้อง นี้จะทำให้ sonication เทคโนโลยีการผลิตที่แนะนำสำหรับ การเตรียมความพร้อมขนาดใหญ่ของกราฟีน, กราฟีนออกไซด์และวัสดุ graphitic
นำเสนอผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายของ ultrasonicators และอุปกรณ์เสริม (เช่น sonotrodes และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีขนาดต่างๆและรูปทรงเรขาคณิต) เงื่อนไขปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุดและปัจจัย (เช่นน้ำยาเข้าพลังงานอัลตราโซนิกต่อปริมาตรความดันอุณหภูมิอัตราการไหล ฯลฯ ) สามารถ ได้รับการคัดเลือกเพื่อให้ได้คุณภาพสูงสุด ตั้งแต่เครื่องปฏิกรณ์ล้ำของเราสามารถที่มีแรงดันสูงถึงหลายร้อย barg, sonication ของน้ำพริกหนืดสูงที่มีถึง 250,000 centipoise เป็นปัญหาสำหรับระบบอัลตราโซนิก Hielschers ไม่มี
เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้ล้ำ delamination / ขัดและการกระจายตัวเก่งผสมและกัดธรรมดาเทคนิค
- พลังงานสูง
- แรงเฉือนสูง
- แรงกดดันสูงบังคับ
- การควบคุมที่แม่นยำ
- ขยายขีดความสามารถที่ไร้รอยต่อ (เชิงเส้น)
- ชุดและต่อเนื่อง
- ผลลัพธ์ที่เที่ยงตรง
- ความเชื่อถือได้
- ความแข็งแรง
- ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง
วรรณคดี / อ้างอิง
- Gouvea พล.ร.ต. , Konrath จูเนียร์ L.G. , Cava เอส Carreno N.L.V. , Goncalves M.R.F. (2011): การสังเคราะห์กราฟีนออกไซด์ nanometric และผลกระทบเมื่อเข้ามาอยู่ใน MgAl2O4 เซรามิค. 10 SPBMat บราซิล
- Kamisan A.I. , Zainuddin L.W. , Kamisan A.S. , Kudin T.I.T. ฮัสซัน O.H. อับดุล Halim N. ยาห์ยา M.Z.A. (2016): อัลตราโซนิกช่วยลดการสังเคราะห์แกรฟีนออกไซด์ในโซลูชันกลูโคส กุญแจวิศวกรรมวัสดุฉบับ 708 2016 วันที่ 25-29
- Štenglโวลต์ Henych เจเอ็มแฟร์ Ecorchard P. (2014): ขัดอัลตราซาวนด์ของ analogues นินทรีย์ของกราฟีน นาโนจดหมายวิจัย 9 (1) 2014
- Štenglโวลต์ (2012): การเตรียมการของแกรฟีนโดยใช้ Intense Cavitation ฟิลด์ในถังปฏิกรณ์แรงดันอัลตราโซนิก เคมี - ยุโรปวารสาร 18 (44) 2012 14,047-14,054
- 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 เจอาร์ดรายเออร์ดีอาร์ Bielawski Ch ดับบลิว Ruoff R.S (2011): แกรฟีนตาม nanocomposites ลิเมอร์ พอลิเมอฉบับ 52, ฉบับที่ 1, 2011 5-25
ข้อเท็จจริงที่รู้
อัลตราซาวนด์และ Cavitation: วิธีกราไฟท์เป็น exfoliated เพื่อแกรฟีนออกไซด์ภายใต้ Sonication
อัลตราโซนิกขัดของกราไฟท์ออกไซด์ (Gro) จะขึ้นอยู่กับแรงเฉือนสูงที่เกิดจาก โพรงอากาศอะคูสติก. โพรงอากาศอะคูสติกที่เกิดขึ้นเนื่องจากการสลับแรงดันสูง / รอบความดันต่ำที่สร้างโดยการมีเพศสัมพันธ์ของคลื่นอัลตราซาวนด์ที่มีประสิทธิภาพในของเหลว ในช่วงแรงดันต่ำรอบ occure ช่องว่างขนาดเล็กมากหรือฟองอากาศสูญญากาศซึ่งเติบโตมากกว่าสลับต่ำรอบดัน เมื่อสูญญากาศฟองบรรลุขนาดที่พวกเขาไม่สามารถดูดซับพลังงานมากขึ้นยุบพวกเขาอย่างรุนแรงระหว่างวงจรความดันสูง ผลฟองระเบิดในแรงเฉือน cavitational และคลื่นความเครียดอุณหภูมิมากถึง 6000K อัตราการระบายความร้อนที่รุนแรงสูงกว่า 1010K / s แรงกดดันสูงมากถึง 2000atm, ความแตกต่างของความดันสูงมากเช่นเดียวกับเครื่องบินไอพ่นของเหลวที่มีถึง 1000 กิโลเมตร / ชั่วโมง (~280m / s)
บรรดากองกำลังที่รุนแรงส่งผลกระทบต่อสแต็กราไฟท์ซึ่งมี delaminated เข้าเดียวหรือไม่กี่ชั้นออกไซด์ graphene และ nanosheets graphene ที่เก่าแก่
แกรฟีนออกไซด์
แกรฟีนออกไซด์ (GO) ถูกสังเคราะห์โดยเยาว์ไฟท์ออกไซด์ (GRO) ในขณะที่กราไฟท์ออกไซด์เป็นวัสดุ 3 มิติประกอบด้วยล้านชั้นของ graphene ชั้นกับ oxygens อธิกมาส, กราฟีนออกไซด์เป็นขาวดำหรือไม่กี่ชั้น graphene ที่มีออกซิเจนทั้งสองด้าน
แกรฟีนออกไซด์และ graphene แตกต่างจากกันในลักษณะดังต่อไปนี้: กราฟีนออกไซด์เป็นขั้วในขณะที่กราฟีนคือไม่มีขั้ว แกรฟีนออกไซด์เป็นน้ำขณะที่กราฟีนคือไม่ชอบน้ำ
ซึ่งหมายความว่ากราฟีนออกไซด์เป็นน้ำที่ละลายน้ำได้ amphiphilic, ปลอดสารพิษ, ย่อยสลายได้และรูปแบบสารแขวนลอยที่มีเสถียรภาพ พื้นผิวของกราฟีนออกไซด์มีอีพ็อกซี่, มักซ์พลังค์และกลุ่ม carboxyl ซึ่งมีให้บริการในการโต้ตอบกับไพเพอร์และแอนไอออน เนื่องจากโครงสร้างไฮบริดที่ไม่ซ้ำกันของพวกเขาอินทรีย์นินทรีย์และคุณสมบัติพิเศษ GO-ลิเมอร์คอมโพสิตมีศักยภาพสูงในการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ นานา (Tolasz et al. 2014)
ลดออกไซด์แกรฟีน
ลด graphene ออกไซด์ (rGO) เป็นผลมาจากการลด graphene ออกไซด์ด้วยอัลตราโซนิคเคมีหรือความร้อน ในขั้นตอนการลดฟังก์ชันออกซิเจนส่วนใหญ่ของ graphene oxide จะถูกลบออกเพื่อให้ graphene oxide ที่ลดลง (rGO) มีลักษณะคล้ายคลึงกับ graphene ที่เก่าแก่ อย่างไรก็ตาม graphene oxide ที่ลดลง (rGO) ไม่เป็นปราศจากข้อบกพร่องและบริสุทธิ์เหมือน graphene บริสุทธิ์