grafen oksit – Ultrasonik Eksfolyasyon ve Dispersiyon
Ultrasonik pul pul dökülme, grafit oksidi ince, tek veya birkaç katmanlı grafen tabakalarına parçalayarak grafen oksit üretmek için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Hielscher sonicators, enerji yoğun ultrasonik dalgaların sıvı bir ortamda yüksek enerjili mikro kabarcıklar oluşturduğu yoğun akustik kavitasyon oluşturur. Bu çöken kabarcıklar, grafit oksit katmanlarını ayıran kesme kuvvetleri oluşturur ve bunları etkili bir şekilde grafen oksit nano tabakalarına pul pul döker. Grafen oksit bazlı uygulamanızı bir sonraki seviyeye taşımak için yüksek performanslı ultrasoniklerden yararlanın!
Grafen Oksidin Ultrasonik Pul Pul Dökülmesi
Grafen oksit suda çözünür, amfifilik, toksik değildir, biyolojik olarak parçalanabilir ve kararlı kolloidlere kolayca dağılabilir. Ultrasonik pul pul dökülme ve dispersiyon, endüstriyel ölçekte grafen oksidi sentezlemek, dağıtmak ve işlevsel hale getirmek için çok verimli, hızlı ve uygun maliyetli bir yöntemdir. Aşağı akış işlemede, ultrasonik dağıtıcılar yüksek performanslı grafen oksit-polimer kompozitler üretir.
Ultrasonik Eksfoliasyonun Avantajları
Ultrasonik pul pul dökülme, basitlik, ölçeklenebilirlik ve çevre dostu olma dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar, çünkü tipik olarak sert kimyasallar veya karmaşık işleme gerektirmez. Ek olarak, çeşitli uygulamalarda özelliklerini ayarlamak için çok önemli olan grafen oksit nano tabakaların boyutu ve kalınlığı üzerinde hassas kontrol sağlar.
Endüstriyel sonikatör UIP16000hdT Yüksek verimde grafen oksit pul pul dökülme için
Protokol: Grafen Oksidin Ultrasonik Pul Pul Dökülmesi
Grafen oksit (GO) nano tabakalarının boyutunu kontrol etmek için pul pul dökülme yöntemi önemli bir faktördür. Hassas bir şekilde kontrol edilebilir proses parametreleri nedeniyle, ultrasonik pul pul dökülme, yüksek kaliteli grafen ve grafen oksit üretimi için en yaygın kullanılan delaminasyon tekniğidir.
Grafen oksidin grafit oksitten ultrasonik pul pul dökülmesi için çeşitli protokoller mevcuttur. Aşağıda ultrasonik grafen oksit pul pul dökülme için örnek bir protokol bulun:
Grafit oksit tozu, pH değeri 10 olan sulu KOH içinde karıştırılır. Pul pul dökülme ve sonraki dispersiyon için, prob tipi ultrasonicator UP200St (200W) kullanılır. Daha sonra, bir yaşlanma sürecini indüklemek için K+ iyonları grafen bazal düzlemine bağlanır. Yaşlanma, döner buharlaşma (2 saat) altında elde edilir. Aşırı K+ iyonlarını uzaklaştırmak için, toz çeşitli zamanlarda yıkanır ve santrifüjlenir.
Elde edilen karışım santrifüjlenir ve dondurularak kurutulur, böylece dağılabilir bir grafen oksit tozu çökelir.
İletken bir grafen oksit macununun hazırlanması: Grafen oksit tozu, iletken bir macun üretmek için sonikasyon altında dimetilformamid (DMF) içinde dağıtılabilir. (Han ve ark.2014)
Ultrasonik grafen oksit pul pul dökülme mekanizması
(Resim .: Potts ve ark. 2011)
Grafen Oksidin Ultrasonik İşlevselleştirilmesi
Sonikasyon, grafen oksidi (GO) polimerlere ve kompozitlere dahil etmek için başarıyla kullanılır.
Örnekler:
- grafen oksit-TiO2 mikroküre kompozit
- Polistiren-Manyetit-Grafen Oksit Kompozit (Çekirdek-Kabuk Yapılı)
- polistiren indirgenmiş grafen oksit kompozitler
- polianilin nanofiber kaplı polistiren/grafen oksit (PANI-PS/GO) çekirdek kabuk kompozit
- polistiren interkalasyonlu grafen oksit
- P-fenilendiamin-4vinilbenzen-polistiren modifiye grafen oksit
ultrasonikatör UP400St grafen nanoplatelet dispersiyonlarının hazırlanması için
Ultrasonik Pul Pul Dökülme ile Üretilen Grafen Oksit Uygulamaları
Ultrasonik pul pul dökülme yoluyla üretilen grafen oksit, çeşitli alanlarda geniş uygulamalara sahiptir. Elektronikte esnek iletken filmlerde ve sensörlerde kullanılır; Enerji depolamada, pillerin ve süper kapasitörlerin performansını artırır. Grafen oksidin antibakteriyel özellikleri onu biyomedikal uygulamalarda değerli kılarken, yüksek yüzey alanı ve fonksiyonel grupları kataliz ve çevresel iyileştirmede avantajlıdır. Genel olarak, ultrasonik pul pul dökülme, en son teknolojilerde kullanım için yüksek kaliteli grafen oksidin verimli üretimini kolaylaştırır.
Grafen ve Grafen Oksit İşleme için Sonikatörler
Hielscher Ultrasonics, grafen ve grafen oksit pul pul dökülme, dağıtma ve işleme için yüksek güçlü ultrasonik sistemler sunar. Güvenilir ultrasonik işlemciler ve gelişmiş reaktörler, ultrasonik işlemlerin istenen hedeflere ayarlanmasını sağlayarak hassas kontrol sağlar.
Önemli bir parametre, ultrasonik probun titreşimsel genleşmesini ve büzülmesini belirleyen ultrasonik genliktir. Hielscher endüstriyel ultrasonicators, 200μm'ye kadar yüksek genlikler sunar, sürekli olarak 7/24 operasyonda çalışır. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik problar mevcuttur. Tüm işlemciler, proses koşullarına hassas bir şekilde uyarlanabilir ve yerleşik yazılım aracılığıyla izlenebilir, bu da güvenilirlik, tutarlı kalite ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlar.
Hielscher sonicators sağlamdır ve ağır hizmet ortamlarında sürekli çalışabilir, bu da sonication'ı büyük ölçekli grafen, grafen oksit ve grafit malzeme hazırlama için tercih edilen üretim teknolojisi haline getirir.
Çeşitli boyut ve geometrilere sahip sonotrodlar ve reaktörler de dahil olmak üzere geniş bir ürün yelpazesi, en yüksek kaliteyi elde etmek için reaktifler, ultrasonik enerji girişi, basınç, sıcaklık ve akış hızı gibi optimal reaksiyon koşullarının ve faktörlerinin seçilmesine olanak tanır. Hielscher'ın ultrasonik reaktörleri, 250.000 santipoise'ı aşan viskozitelere sahip yüksek viskoziteli macunların sonikasyonunu mümkün kılarak birkaç yüz barg'a kadar basınç uygulayabilir.
Ultrasonik delaminasyon ve pul pul dökülme, bu faktörlerden dolayı geleneksel tekniklere üstündür.
- yüksek güç
- yüksek kesme kuvvetleri
- yüksek basınçlar uygulanabilir
- Hassas kontrol
- Sorunsuz ölçeklenebilirlik (doğrusal)
- Toplu ve Sürekli
- Tekrarlanabilir sonuçlar
- güvenilirlik
- sağlamlık
- Yüksek enerji verimliliği
Grafen oksit pul pul dökülme için ultrasonik sistem
Ultrasonik grafen sentezi, dispersiyonu ve fonksiyonelizasyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın:
- Ultrasonik Eksfoliasyon Kullanılarak Endüstriyel Ölçekte Tek Katmanlı Grafen
- Grafen Üretimi
- Grafen Nanoplateletler
- Su Bazlı Grafen Eksfoliasyonu
- Suda Dağılabilen Grafen
- grafen oksit
- ksenes
Bilmeye Değer Gerçekler
Ultrason ve Kavitasyon: Grafit, Sonikasyon kullanılarak Grafen Oksit'e nasıl pul pul dökülür?
Grafit oksidin (GrO) ultrasonik pul pul dökülmesi, akustik kavitasyonun neden olduğu yüksek kesme kuvvetine dayanır. Akustik kavitasyon, bir sıvı içinde güçlü ultrason dalgalarının birleştirilmesiyle üretilen alternatif yüksek basınç / düşük basınç döngüleri nedeniyle ortaya çıkar. Düşük basınç döngüleri sırasında, alternatif düşük basınç döngüleri üzerinde büyüyen çok küçük boşluklar veya vakum kabarcıkları meydana gelir. Vakum kabarcıkları daha fazla enerji ememeyecekleri bir boyuta ulaştığında, yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetli bir şekilde çökerler. Kabarcık patlaması, kavitasyonel kesme kuvvetleri ve stres dalgaları, 6000K'ya kadar aşırı sıcaklık, 10'un üzerinde aşırı soğutma oranları ile sonuçlanır10K/s, 2000atm'ye kadar çok yüksek basınçlar, aşırı basınç farkları ve 1000km/s'ye (∼280m/s) kadar sıvı jetleri.
Bu yoğun kuvvetler, tek veya birkaç katmanlı grafen oksit ve bozulmamış grafen nano tabakalara delamine edilen grafit yığınlarını etkiler.
Grafen Oksit Nedir?
Grafen oksit (GO), grafit oksidin (GrO) pul pul dökülmesiyle sentezlenir. Grafit oksit, birbirine bağlı oksijenlere sahip milyonlarca grafen katmanından oluşan 3 boyutlu bir malzeme iken, grafen oksit, her iki tarafı da oksijenlenen tek veya birkaç katmanlı bir grafendir.
Grafen oksit ve grafen, aşağıdaki özelliklerde birbirinden farklıdır: grafen oksit polardır, grafen ise polar değildir. Grafen oksit hidrofiliktir, grafen ise hidrofobiktir.
Bu, grafen oksidin suda çözünür, amfifilik, toksik olmayan, biyolojik olarak parçalanabilir olduğu ve kararlı kolloidal süspansiyonlar oluşturduğu anlamına gelir. Grafen oksidin yüzeyi, katyonlar ve anyonlarla etkileşime girebilen epoksi, hidroksil ve karboksil grupları içerir. Eşsiz organik-inorganik hibrit yapıları ve olağanüstü özellikleri nedeniyle, GO-polimer kompozitler çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için yüksek potansiyel sunar. (Tolasz ve ark. 2014)
İndirgenmiş Grafen Oksit Nedir?
İndirgenmiş grafen oksit (rGO), grafen oksidin ultrasonik, kimyasal veya termal indirgenmesiyle üretilir. İndirgeme aşaması sırasında, grafen oksidin çoğu oksijen işlevselliği uzaklaştırılır, böylece elde edilen indirgenmiş grafen oksit (rGO), bozulmamış grafene çok benzer özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, indirgenmiş grafen oksit (rGO), saf grafen kadar hatasız ve bozulmamış değildir.
Literatür/Referanslar
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., Hassan O.H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- 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 J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.