การขัดผิวแกรฟีนด้วยน้ํา

อัลตราโซนิกขัดผิวช่วยให้การผลิตกราฟีนไม่กี่ชั้นโดยไม่ต้องใช้ตัวทําละลายที่รุนแรงโดยใช้น้ําบริสุทธิ์เท่านั้น พลังงานสูง sonication delaminates แผ่นกราฟีนภายในการรักษาสั้น ๆ การหลีกเลี่ยงตัวทําละลายจะเปลี่ยนการขัดผิวกราฟีนในกระบวนการสีเขียวที่ยั่งยืน

การผลิตกราฟีนผ่านการขัดผิวเฟสของเหลว

แกรฟีนเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ผ่านที่เรียกว่าการขัดผิวเฟสของเหลว. การขัดผิวเฟสของเหลวของกราฟีนต้องใช้ตัวทําละลายที่เป็นพิษเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมีราคาแพงซึ่งใช้เป็นสารเคมีก่อนการรักษาหรือร่วมกับ / ด้วยเทคนิคการกระจายตัวทางกล สําหรับการกระจายตัวเชิงกลของแผ่นกราฟีน ultrasonication ได้รับการจัดตั้งขึ้นเป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้สูงมีประสิทธิภาพและปลอดภัยในการผลิตแผ่นกราฟีนที่มีคุณภาพสูงในปริมาณมากในระดับอุตสาหกรรมอย่างเต็มที่ เนื่องจากการใช้ตัวทําละลายที่รุนแรงมักจะมาพร้อมกับค่าใช้จ่ายการปนเปื้อนการกําจัดและการกําจัดที่ซับซ้อนความกังวลด้านความปลอดภัยรวมถึงภาระด้านสิ่งแวดล้อมทางเลือกที่ปลอดสารพิษและปลอดภัยกว่าจึงเป็นประโยชน์อย่างมีนัยสําคัญ การขัดผิวแกรฟีนโดยใช้น้ําเป็นตัวทําละลายและอัลตราซาวนด์พลังงานสําหรับ delamination เชิงกลของแผ่นกราฟีนไม่กี่ชั้นจึงเป็นเทคนิคที่มีแนวโน้มสูงสําหรับการผลิตกราฟีนสีเขียว
ตัวทําละลายทั่วไปซึ่งมักใช้เป็นเฟสของเหลวเพื่อกระจายกราฟีนนาโนชีตได้แก่ Dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Tetramethylurea (TMU), Tetrahydrofuran (THF), โพรพิลีนคาร์บอเนต (PC), เอทานอลและฟอร์มาไมด์
เป็นเทคนิคที่จัดตั้งขึ้นในระยะยาวแล้วสําหรับการขัดผิวกราฟีนในระดับเชิงพาณิชย์ ultrasonication ช่วยให้การผลิตกราฟีนที่มีคุณภาพสูงของความบริสุทธิ์สูงในราคาที่ต่ํา ในฐานะที่เป็นอัลตราโซนิก graphene ขัดผิวสามารถปรับขนาดเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์กับปริมาณใด ๆ ผลผลิตของเกล็ดกราฟีนที่มีคุณภาพสูงสามารถนํามาใช้ได้อย่างง่ายดายสําหรับการผลิตมวลของกราฟีน

อัลตราโซนิกขัดผิวของกราฟีนในน้ํา

Tyurnina et al. (2020) ตรวจสอบผลกระทบของความกว้างและความเข้มของ sonication ในสารละลายกราไฟท์น้ําบริสุทธิ์และการขัดผิวแกรฟีนที่เกิดขึ้น ในการศึกษาพวกเขาใช้ Hielscher UP200S (200W, 24kHz). อัลตราโซนิกขัดผิวโดยใช้น้ําถูกนํามาใช้เป็นกระบวนการขั้นตอนเดียวสําหรับไม่กี่ชั้น graphene delamination การรักษาสั้น ๆ ของ 2h ก็เพียงพอที่จะผลิตกราฟีนไม่กี่ชั้นในการตั้งค่า sonication บีกเกอร์เปิด

ลําดับความเร็วสูง (จาก a ถึง f) ของเฟรมที่แสดงให้เห็นถึงการขัดผิวแบบ sono-mechanical ของเกล็ดกราไฟท์ในน้ําโดยใช้ UP200s ซึ่งเป็น ultrasonicator 24 kHz พร้อม sonotrode ขนาด 3 มม. ลูกศรแสดงสถานที่ของการแยก (ขัดผิว) กับฟองโพรงอากาศเจาะแยก
© Tyurnina et al. 2020 (ซีซี บาย-เอ็นซี-เอ็นดี 4.0)

การเพิ่มประสิทธิภาพของการขัดผิวกราฟีนอัลตราโซนิก

การตั้งค่าอัลตราโซนิกที่ใช้โดย Tyurnina et al. (2020) สามารถปรับให้เหมาะสมได้อย่างง่ายดายเพื่อประสิทธิภาพและการขัดผิวได้เร็วขึ้นโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกปิดในโหมดไหลผ่าน การรักษาแบบอินไลน์อัลตราโซนิกช่วยให้การรักษาอัลตราโซนิกสม่ําเสมอมากขึ้นอย่างมีนัยสําคัญของวัตถุดิบกราไฟท์ทั้งหมด: การให้อาหารสารละลายกราไฟท์ / น้ําโดยตรงเข้าไปในพื้นที่ จํากัด ของ cavitation ล้ําเสียงกราไฟท์ทั้งหมดจะกลายเป็น sonicated สม่ําเสมอส่งผลให้ผลผลิตสูงของเกล็ดแกรฟีนที่มีคุณภาพสูง
ระบบ Hielscher Ultrasonics ช่วยให้สามารถควบคุมพารามิเตอร์การประมวลผลที่สําคัญทั้งหมดได้อย่างแม่นยําเช่นความกว้างเวลา / การเก็บรักษาอินพุตพลังงาน (Ws / mL) ความดันและอุณหภูมิ การตั้งค่าพารามิเตอร์อัลตราโซนิกที่เหมาะสมส่งผลให้ผลผลิตสูงสุดคุณภาพและประสิทธิภาพโดยรวม

วิธีการอัลตราโซนิกส่งเสริมการขัดผิวกราฟีน

เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์พลังงานสูงจะควบคู่ไปกับสารละลายของผงกราไฟท์และน้ําหรือตัวทําละลายใด ๆ กองกําลัง sonomechanical เช่นแรงเฉือนสูงความปั่นป่วนที่รุนแรงและความแตกต่างของความดันและอุณหภูมิสูงสร้างเงื่อนไขพลังงานที่รุนแรง สภาวะที่ใช้พลังงานรุนแรงเหล่านี้เป็นผลมาจากปรากฏการณ์ของการเกิดโพรงอากาศอะคูสติก อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ cavitation ล้ําเสียงที่นี่!
อัลตราซาวนด์พลังงานเริ่มต้นการขยายของผงกราไฟท์เนื่องจากของเหลวจะถูกกดระหว่างชั้นแกรฟีนซึ่งกราไฟท์ประกอบด้วย แรงเฉือนล้ํา delaminate แผ่นเดียวของกราฟีนและกระจายพวกเขาเป็นเกล็ดกราฟีนในการแก้ปัญหา เพื่อให้ได้ความมั่นคงในระยะยาวของกราฟีนในน้ําจําเป็นต้องใช้สารลดแรงตึงผิว

Ultrasonicators ประสิทธิภาพสูงสําหรับการขัดผิวแกรฟีน

คุณสมบัติสมาร์ทของ Ultrasonicators Hielscher ถูกออกแบบมาเพื่อรับประกันการทํางานที่เชื่อถือได้ผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้และใช้งานง่าย การตั้งค่าการทํางานสามารถเข้าถึงและโทรออกได้อย่างง่ายดายผ่านเมนูที่ใช้งานง่ายซึ่งสามารถเข้าถึงได้ผ่านหน้าจอสัมผัสสีดิจิตอลและรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์ ดังนั้นเงื่อนไขการประมวลผลทั้งหมดเช่นพลังงานสุทธิพลังงานรวมความกว้างเวลาความดันและอุณหภูมิจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติในการ์ด SD ในตัว สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถแก้ไขและเปรียบเทียบการวิ่ง sonication ก่อนหน้านี้และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการขัดผิวกราฟีนให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
ระบบ Hielscher Ultrasonics ใช้ทั่วโลกสําหรับการผลิตแผ่นกราฟีนคุณภาพสูงและแกรฟีนออกไซด์ Ultrasonicators อุตสาหกรรม Hielscher สามารถเรียกใช้แอมพลิจูดสูงในการดําเนินงานอย่างต่อเนื่อง (24/7/365) แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถสร้างได้อย่างง่ายดายด้วย sonotrodes มาตรฐาน (โพรบอัลตราโซนิก / แตรและ cascatrodes^Tm). สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น sonotrodes ล้ําเสียงที่กําหนดเองที่มีอยู่ เนื่องจากความทนทานและการบํารุงรักษาต่ําระบบขัดผิวอัลตราโซนิกของเรามีการติดตั้งโดยทั่วไปสําหรับการใช้งานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการ

โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher สําหรับการขัดผิวกราฟีนได้รับการติดตั้งทั่วโลกในระดับเชิงพาณิชย์แล้ว ติดต่อเราตอนนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับกระบวนการผลิตกราฟีนของคุณ! พนักงานที่มีประสบการณ์ของเรายินดีที่จะแบ่งปันข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการขัดผิวระบบอัลตราโซนิกและราคา!

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: