การสังเคราะห์โบโรฟีนอัลตราโซนิกในระดับอุตสาหกรรม

Borophene อนุพันธ์แบบนาโนโครงสร้างสองมิติของโบรอนสามารถสังเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการขัดผิวอัลตราโซนิกที่อ่อนน้อมและต้นทุนต่ํา การขัดผิวระยะของเหลวอัลตราโซนิกสามารถใช้ในการผลิตแผ่นนาโนโฟมคุณภาพสูงจํานวนมาก เทคนิคการขัดผิวอัลตราโซนิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุนาโน 2 มิติ (เช่นกราฟีน) และเป็นที่รู้จักกันดีสําหรับข้อดีของแผ่นนาโนคุณภาพสูงผลผลิตสูงการทํางานที่รวดเร็วและง่ายรวมถึงประสิทธิภาพโดยรวม

วิธีการขัดผิวอัลตราโซนิกสําหรับการเตรียมโบโรฟีน

เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบเป็นวิธีที่ต้องการสําหรับการขัดผิวที่มีประสิทธิภาพการขัดผิวเฟสของเหลวที่ขับเคลื่อนด้วยอัลตราโซนิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมแผ่นนาโนแผ่น 2 มิติจากสารตั้งต้นจํานวนมากต่างๆรวมถึงกราไฟท์ (กราฟีน), โบรอน (โบโรฟีน) และอื่น ๆ เมื่อเทียบกับเทคนิคการขัดผิวทางเคมีการขัดผิวเฟสของเหลวที่ช่วยด้วยอัลตราโซนิกถือเป็นกลยุทธ์ที่มีแนวโน้มมากขึ้นในการเตรียมโครงสร้างนาโน 0D และ 2D เช่นจุดควอนตัมโบรอน (BQDs) และโบโรฟีน (cf เลย วังเอตอัล, 2021)
โครงการที่เหลือแสดงกระบวนการขัดผิวของเหลวอุณหภูมิต่ําอัลตราโซนิกของแผ่นโบโรฟีนไม่กี่ชั้น 2D (การศึกษาและภาพ: ©Lin et al., 2021).

ขอข้อมูล





เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกสําหรับการขัดผิวโบโรฟีนขนาดใหญ่ เครื่องปฏิกรณ์สแตนเลสติดตั้งเครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรม 2000 วัตต์ที่มีประสิทธิภาพ (20kHz)

เครื่องปฏิกรณ์โซโนเคมีที่ติดตั้ง โปรเซสเซอร์ล้ําอุตสาหกรรม 2000 วัตต์ UIP2000hdT สําหรับการขัดผิวโบโรฟีนขนาดใหญ่

กรณีศึกษาการขัดผิวด้วยโบโรฟีนอัลตราโซนิก

การขัดผิวและการทําลายล้างโดยใช้อัลตราซาวนด์พลังงานในกระบวนการเฟสของเหลวได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางและประสบความสําเร็จในการนําไปใช้กับโบโรฟีนและอนุพันธ์โบรอนอื่น ๆ เช่นจุดควอนตัมโบรอนโบรอนไนไตรด์หรือแมกนีเซียมไดโบไรด์

α-โบโรฟีน

ในการศึกษาที่ดําเนินการโดย Göktuna และ Taşaltın (2021) αโบโรฟีนจัดทําขึ้นผ่านการขัดผิวอัลตราโซนิกที่เป็นมิตรและต้นทุนต่ํา แผ่นนาโนชีตโบโรฟีนสังเคราะห์อัลตราโซนิกแสดงโครงสร้างผลึกโบโรฟีนα
โปรโตคอล: อนุภาคโบรอน 100 มก. ถูก sonicated ใน 100 มล. DMF ที่ 200 W (เช่นการใช้ UP200St กับ S26d14) เป็นเวลา 4 ชั่วโมงในไนโตรเจน (N2)ไหลควบคุมห้องโดยสารเพื่อป้องกันการเกิดออกซิไดซ์ในระหว่างกระบวนการขัดผิวระยะของเหลวอัลตราโซนิกของ การแก้ปัญหาของอนุภาคโบรอนขัดผิวถูกเหวี่ยงด้วย 5,000 รอบต่อนาทีและ 12,000 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 15 นาทีตามลําดับจากนั้นโบโรฟีนจึงรวบรวมและอบแห้งอย่างระมัดระวังในสุญญากาศรอบ 4 ชั่วโมงที่ 50ºC (cf. Göktuna และ Taşaltın, 2021)

ขั้นตอนกระบวนการของการขัดผิวโบโรฟีนโดยใช้เทคนิคการล้างล้ํา

ภาพประกอบแผนผังของโบโรฟีนที่มีไม่กี่ชั้นขัดผิวโดยโพรบอัลตราโซนิกช่วยกระบวนการบําบัด solvothermal
การศึกษาและภาพ: ©จาง et al., 2020

โบโรฟีนไม่กี่ชั้น

Zhang et al. (2020) รายงานเทคนิคการขัดผิวเฟสของเหลวอะซิโตน solvothermal ซึ่งช่วยให้การผลิตโบโรฟีนคุณภาพสูงที่มีขนาดใหญ่ในแนวนอน การใช้ผลบวมของอะซิโตนสารตั้งต้นผงโบรอนถูกเปียกครั้งแรกในอะซิโตน จากนั้นสารตั้งต้นโบรอนเปียกได้รับการรักษาด้วยตัวแก้เพิ่มเติมในอะซิโตนที่ 200ºCตามด้วย sonicator ชนิดโพรบที่ 225 W เป็นเวลา 4 ชั่วโมง โบโรฟีนที่มีโบรอนไม่กี่ชั้นและขนาดแนวนอนสูงถึง 5.05 มม. ในที่สุดก็ได้รับ เทคนิคการขัดผิวเฟสของเหลวช่วยแก้ปัญหาอะซิโตนสามารถใช้ในการเตรียมแผ่นนาโนโบรอนที่มีขนาดใหญ่ในแนวนอนและมีคุณภาพสูง (cf. จางเอตอัล, 2020)
เมื่อรูปแบบ XRD ของโบโรฟีนขัดผิวอัลตราโซนิกถูกเปรียบเทียบกับสารตั้งต้นโบรอนจํานวนมากสามารถสังเกตรูปแบบ XRD ที่คล้ายกันได้ ยอดเขากระจายตัวที่สําคัญส่วนใหญ่สามารถจัดทําดัชนีกับโบรอน b-rhombohedral แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างผลึกเกือบจะได้รับการอนุรักษ์ก่อนและหลังการรักษาด้วยการขัดผิว

โบโรฟีนขัดผิวอัลตราโซนิก

ภาพ SEM ที่มีความละเอียดต่ํา (ก) และความละเอียดสูง (b) ของโบโรฟีนที่มีไม่กี่ชั้นที่ได้รับจากการขัดผิวแก้อัลตราโซนิกช่วยในอะซิโตน
การศึกษาและภาพ: ©จาง et al., 2020

กระบวนการขัดผิวอัลตราโซนิกของโบโรฟีนรักษาโครงสร้างผลึกของมัน

รูปแบบ XRD (a) และสเปกตรัมรามัน (b) ของโบรอนและโบโรฟีนจํานวนมากที่ไม่ได้รับการรักษาที่มีไม่กี่ชั้นที่ได้รับจากการสอบสวนอัลตราโซนิกช่วยขัดผิว
การศึกษาและภาพ: ©จาง et al., 2020

การสังเคราะห์โซโนเคมีของโบรอนควอนตัมดอท

Hao et al. (2020) ประสบความสําเร็จในการเตรียมเซมิคอนดักเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่และสม่ําเสมอโบรอนควอนตัมจุด (BQDs) จากผงโบรอนขยายตัวใน acetonitrile ตัวทําละลายอินทรีย์ขั้วสูงโดยใช้ ultrasonicator ชนิดโพรบที่มีประสิทธิภาพ (เช่น, UP400St, UIP500hdT หรือ UIP1000hdT). จุดควอนตัมโบรอนสังเคราะห์ที่มีขนาดด้านข้าง 2.46 ±0.4 นาโนเมตรและความหนา 2.81 ±0.5 นาโนเมตร
โปรโตคอล: ในการเตรียมทั่วไปของจุดควอนตัมโบรอน 30 มก. ของผงโบรอนถูกเพิ่มเข้าไปในขวดสามคอก่อนแล้ว 15 มิลลิลิตรของ acetonitrile ถูกเพิ่มเข้าไปในขวดก่อนกระบวนการ ultrasonication การขัดผิวดําเนินการที่กําลังขับ 400 W (เช่นการใช้ UIP500hdT), ความถี่ 20kHz และเวลาอัลตราโซนิกของ 60 นาที เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปของการแก้ปัญหาในระหว่างการ ultrasonication การระบายความร้อนโดยใช้อ่างน้ําแข็งหรือเครื่องทําความเย็นในห้องปฏิบัติการถูกนําไปใช้ในอุณหภูมิคงที่ สารละลายที่เกิดขึ้นถูกเหวี่ยงที่ 1500 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 60 นาที ซูเปอร์เนแมนต์ที่มีจุดโบรอนควอนตัมถูกสกัดเบา ๆ การทดลองทั้งหมดดําเนินการที่อุณหภูมิห้อง (cf. Hao et al., 2020)
ในการศึกษาของ Wang et al. (2021) นักวิจัยเตรียมจุดโบรอนควอนตัมโดยใช้เทคนิคการขัดผิวเฟสของเหลวอัลตราโซนิกด้วย พวกเขาได้รับจุดควอนตัมโบรอนแบบ monodispersed ที่มีการกระจายขนาดแคบการกระจายตัวที่ดีเยี่ยมเสถียรภาพสูงในโซลูชัน IPA และเรืองแสงสองภาพ

อัลตราโซนิกสังเคราะห์โบรอนจุดควอนตัม

ภาพ TEM และการกระจายเส้นผ่าศูนย์กลางที่สอดคล้องกันของ BQDs ที่เตรียมภายใต้เงื่อนไขล้ําที่แตกต่างกัน (ก) ภาพ TEM ของ BQDs-2 สังเคราะห์ที่ 400 W เป็นเวลา 2 ชั่วโมง (ข) ภาพ TEM ของ BQDs-3 สังเคราะห์ที่ 550 W เป็นเวลา 1 ชั่วโมง (c) ภาพ TEM ของ BQDs-3 สังเคราะห์ที่ 400 W เป็นเวลา 4 ชั่วโมง (d) การกระจายเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดควอนตัมที่ได้มาจาก (ก) (จ) การกระจายเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดควอนตัมที่ได้มาจาก (ข) (f) การกระจายเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดควอนตัมที่ได้รับจาก (c)
การศึกษาและภาพ: ©เฮา et al., 2020

อัลตราโซนิกขัดผิวของแมกนีเซียมไดโบไรด์นาโนชีต

กระบวนการขัดผิวดําเนินการโดยการระงับแมกนีเซียมไดโบไรด์ 450 มก.
(เอ็มจีบี2) ผง (ประมาณ 100 ขนาดตาข่าย / 149 ไมครอน) ในน้ํา 150 มล. และสัมผัสกับ ultrasonication เป็นเวลา 30 นาที การขัดผิวอัลตราโซนิกสามารถทําได้ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบเช่น Uf200 ःที หรือ UP400St ด้วยแอมพลิจูด 30% และโหมดรอบ 10 วินาทีเปิด / ปิดพัลส์ ผลการขัดผิวอัลตราโซนิกในระงับสีดําเข้ม สีดําสามารถนํามาประกอบกับสีของผง MgB2 ที่เก่าแก่

วิดีโอแสดงการกระจายตัวของคาร์บอนแบล็คที่มีประสิทธิภาพสูง โปรเซสเซอร์ล้ําเสียงที่ใช้เป็น Hielscher UP200St ultrasonicator ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งในการเตรียมชุดขนาดเล็กถึงขนาดกลางของการกระจายที่มีคุณภาพสูง สําหรับปริมาณมาก Hielscher Ultrasonics จัดหาระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสําหรับการกระจายแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่อง

อัลตราโซนิก UP200St (200W) การกระจายคาร์บอนสีดําในน้ําโดยใช้ 1% WT Tween80 เป็นสารลดแรงตึงผิว

ขอข้อมูล





อัลตราโซนิกกราฟีนขัดผิวในน้ํา

ลําดับความเร็วสูง (จาก a ถึง f) ของเฟรมแสดงให้เห็นถึงการขัดผิวแบบกลของเกล็ดกราไฟท์ในน้ําโดยใช้ UP200S เครื่องอัลตราโซนิก 200W ด้วยโซโนโทรด 3 มม. ลูกศรแสดงสถานที่ของการแยก (ขัดผิว) ด้วยฟองอากาศโพรงอากาศเจาะแยก
© Tyurnina et al. 2020

Ultrasonicators ที่มีประสิทธิภาพสําหรับการขัดผิวโบโรเฟนในทุกระดับ

เครื่อง ultrasonicators Hielscher สามารถควบคุมได้จากระยะไกลผ่านการควบคุมเบราว์เซอร์ พารามิเตอร์ Sonication สามารถตรวจสอบและปรับได้อย่างแม่นยําตามความต้องการของกระบวนการHielscher Ultrasonics ออกแบบผลิตและจัดจําหน่าย ultrasonicators ที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้ทุกขนาด จากอุปกรณ์อัลตราโซนิกห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดเพื่อโพรบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมและเครื่องปฏิกรณ์ Hielscher มีระบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสําหรับกระบวนการของคุณ ด้วยประสบการณ์การใช้งานที่ยาวนานเช่นการสังเคราะห์วัสดุนาโนและการกระจายตัวพนักงานที่ผ่านการฝึกอบรมมาอย่างดีของเราจะแนะนําให้คุณตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดสําหรับความต้องการ ypour โปรเซสเซอร์ล้ําอุตสาหกรรม Hielscher เป็นที่รู้จักกันเป็นม้าทํางานที่เชื่อถือได้ในโรงงานอุตสาหกรรม สามารถส่งมอบแอมพลิจูดที่สูงมาก Hielscher ultrasonicators เหมาะสําหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นการขัดผิวด้วยโบโรฟีนหรือกราฟีนรวมถึงการกระจายตัวของวัสดุนาโน แอมพลิจูดสูงสุด 200μm สามารถทํางานอย่างต่อเนื่องในการดําเนินงาน 24/7 สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น sonotrodes อัลตราโซที่กําหนดเองสามารถใช้ได้
อุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการออกแบบและผลิตในสํานักงานใหญ่ของเราในประเทศเยอรมนี ก่อนที่จะส่งมอบให้กับลูกค้าทุกอุปกรณ์อัลตราโซนิกได้รับการทดสอบอย่างรอบคอบภายใต้ภาระเต็ม เรามุ่งมั่นเพื่อความพึงพอใจของลูกค้าและการผลิตของเรามีโครงสร้างเพื่อตอบสนองการประกันคุณภาพสูงสุด (เช่นการรับรอง ISO)

ทำไม Hielscher Ultrasonics?

  • ประสิทธิภาพสูง
  • เทคโนโลยีล้ําหน้า
  • ความเชื่อถือได้ & ความแข็งแรง
  • ชุด & แบบอินไลน์
  • สําหรับวอลุ่มใดๆ
  • ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ
  • คุณสมบัติอัจฉริยะ (เช่น โปรโตคอลข้อมูล)
  • CIP (ทําความสะอาดในสถานที่)

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา:

ปริมาณชุด อัตราการไหล อุปกรณ์ที่แนะนำ
1 ถึง 500mL 10 ถึง 200mL / นาที UP100H
10 ถึง 2000ml 20 ถึง 400ml / นาที Uf200 ःที, UP400St
00.1 เพื่อ 20L 00.2 เพื่อ 4L / นาที UIP2000hdT
10 100L 2 ถึง 10L / นาที UIP4000hdT
N.A. 10 100L / นาที UIP16000
N.A. ที่มีขนาดใหญ่ กลุ่มของ UIP16000

ติดต่อเรา! / ถามเรา!

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติม

กรุณาใช้แบบฟอร์มด้านล่างเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวประมวลผลอัลตราโซนิกโปรแกรมประยุกต์และราคา เราจะยินดีที่จะหารือเกี่ยวกับกระบวนการของคุณกับคุณและเพื่อให้คุณระบบอัลตราโซนิกการประชุมความต้องการของคุณ!










อัลตราโซนิกสูงเฉือน homogenizers ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ, ม้านั่งด้านบน, นักบินและการประมวลผลอุตสาหกรรม

Hielscher Ultrasonics ผลิต homogenizers อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานผสมกระจาย emulsification และสกัดในห้องปฏิบัติการนักบินและอุตสาหกรรมขนาด



วรรณกรรม / อ้างอิง

ข้อเท็จจริงที่รู้

โบโรฟีน

โบโรฟีนเป็นโมโนเลย์อะตอมผลึกของโบรอนเช่นมันเป็น allotrope สองมิติของโบรอน (หรือที่เรียกว่าโบรอนนาโนชีต) ลักษณะทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ทําให้โบโรฟีนกลายเป็นวัสดุที่มีค่าสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมจํานวนมาก
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ยอดเยี่ยมของ Borophene รวมถึงแง่มุมทางกลความร้อนอิเล็กทรอนิกส์ออปติคอลและตัวนํายิ่งยวดที่เป็นเอกลักษณ์
สิ่งนี้เปิดโอกาสให้ใช้โบโรฟีนสําหรับการใช้งานในแบตเตอรี่ไอออนโลหะอัลคาไลแบตเตอรี่ Li-S การจัดเก็บไฮโดรเจน supercapacitor การลดออกซิเจนและวิวัฒนาการรวมถึงปฏิกิริยาไฟฟ้า CO2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสนใจสูงเข้าไปใน borophene เป็นวัสดุขั้วบวกสําหรับแบตเตอรี่และเป็นวัสดุจัดเก็บไฮโดรเจน เนื่องจากความจุเฉพาะทางทฤษฎีสูงการนําไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์และคุณสมบัติการขนส่งไอออนโบโรฟีนมีคุณสมบัติเป็นวัสดุขั้วบวกที่ดีสําหรับแบตเตอรี่ เนื่องจากความสามารถในการดูดซับไฮโดรเจนสูงต่อโบโรฟีนจึงมีศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจนโดยมีความจุสูงกว่า 15% ของน้ําหนัก

โบโรฟีนสําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจน

วัสดุที่ใช้โบรอนสองมิติ (2D) ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากสื่อเก็บข้อมูล H2 เนื่องจากมวลอะตอมต่ําของโบรอนและความเสถียรในการตกแต่งโลหะด่างบนพื้นผิวซึ่งช่วยเพิ่มปฏิสัมพันธ์กับ H2 แผ่นนาโนโบโรฟีนสองมิติซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้ง่ายโดยใช้การขัดผิวระยะของเหลวอัลตราโซนิกตามที่อธิบายไว้ข้างต้นได้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่ดีสําหรับอะตอมตกแต่งโลหะที่แตกต่างกันซึ่งการรวมกลุ่มของอะตอมโลหะสามารถเกิดขึ้นได้ การใช้การตกแต่งโลหะที่หลากหลายเช่น Li, Na, Ca และ Ti บนโพลีมอร์ฟโบโรฟีนที่แตกต่างกันความหนาแน่นของกราวิเมตริก H2 ที่น่าประทับใจได้รับตั้งแต่ 6 ถึง 15 wt % ซึ่งเกินข้อกําหนดของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) สําหรับการจัดเก็บบนเครื่องบิน 6.5wt% H2 (cf เลย ฮาบิบิ เอต อัล, 2021)


อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง! กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher ครอบคลุมสเปกตรัมเต็มรูปแบบจาก ultrasonicator ห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดมากกว่าหน่วยบนม้านั่งไปจนถึงระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ

Hielscher Ultrasonics ผลิต homogenizers อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงจาก ห้องปฏิบัติการ ไปยัง ขนาดอุตสาหกรรมของ