Rutenyum oksit tek katmanlı nanosheets prob tipi ultrasonikasyon kullanılarak verimli bir şekilde üretilebilir. Ultrasonik nanosheet peeling'in başlıca avantajları işlem verimliliği, yüksek verim, kısa tedavi ve kolay, güvenli çalışmadır. Yüksek verimliliği ve üretilen nanosheet'lerin üstün kalitesi nedeniyle, ultrasonikasyon grafen ve borofen dahil olmak üzere çok sayıda nanosheets endüstriyel üretim için kullanılır.

Rutenyum Oksit Nanosheets Ultrasonik Peeling

Rutenyum oksit (RuO2, rutenat olarak da bilinir) nanotabakaları, yüksek iletkenlik, düşük direnç, yüksek stabilite, yüksek çalışma fonksiyonu ve kuru aşındırmaya karşı iyi duyarlılık gibi benzersiz özellikler sunar. Bu, rutenyum oksidi hafıza cihazlarındaki ve transistörlerdeki elektrotlar için iyi bir malzeme yapar.

Pul pul dökülmüş RuO2 nanosheet'lerin SEM görüntüleri a) 1 dakika ve b) 7 dakikalık ultrasonikasyon kullanarak.
(çalışma ve resimler: ©Kim ve ark., 2021)

Örnek Olay İncelemesi: Bir Prob Tipi Ultrasonicator kullanarak Yüksek Verimli RuO2 Peeling

Kim ve ark. (2021) çalışmalarında rutenyum oksit tek katmanlı nanotabakaların pul pul dökülmesinde önemli bir gelişme olduğunu göstermiştir. Araştırmacı, ultrasonikasyon kullanarak ince RuO2 metal oksit levhaların yüksek verimini yarattı. İyon değişim reaksiyonları yoluyla geleneksel interkalasyon işlemi yavaştır ve moleküllerin büyüklüğü ve reaksiyon için gereken kimyasal enerji nedeniyle sadece sınırlı miktarda iki boyutlu (2D) nanotabaka üretir. İşlemi daha hızlı hale getirmek ve üretilen rutenyum oksit nano tabakalarının miktarını artırmak için, RuO2 oksit çözeltisine ultrason enerjisi uygulayarak pul pul dökülme işlemini yoğunlaştırdılar. Sadece 15 dakikalık ultrasonikasyondan sonra, tabaka miktarının% 50'nin üzerinde arttığını, aynı zamanda tabakaların yanal boyutunun azaldığını bulmuşlardır. Yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplamaları, pul pul dökülmenin aktivasyon enerjisinin, RuO2 katmanlarını küçük bir yanal boyuta bölerek önemli ölçüde azaldığını göstermiştir. Bu boyut azaltma olur çünkü sonikasyon metal oksit katmanlarını daha kolay parçalamaya yardımcı oldu. Bu araştırma, ultrason kullanmanın rutenyum oksit tek katmanlı nanotabakalar yapmak için iyi ve kolay bir yol olduğunun altını çiziyor. Bu, ultrasonik destekli bir iyon değişim işleminin 2D metal oksit nanosheets üretimi için kolay ve verimli bir yaklaşım sunduğunu göstermektedir. Ultarsonik peelingin yakışır, ultrasonik peeling ve delaminasyonun neden grafen ve borofen de dahil olmak üzere ksenes olarak da bilinen 2D nanomalzemeler için üretim tekniği olarak yaygın olarak kullanıldığını açıklar.

Ultrasonik peeling, büyük ölçekte rutenyum oksit 2D nanosheet'lerin yüksek verimli ve hızlandırılmış üretimini teşvik eder
(çalışma ve resimler: ©Kim ve ark., 2021).

Ultrasonik Yardımlı Rutenyum Oksit Peeling için Protokol

Aşağıdaki protokol, Kim ve ark. (2021) tarafından açıklandığı gibi ultrasonik olarak desteklenen iyon değişim reaksiyonu işlemini kullanarak RuO2 nanosheet'lerini sentezlemek için adım adım bir talimattır.
 

1. Bir RuO2 çözeltisi ve bir intercalant çözeltisini, çözücü (2-propanol) içinde çözerek ve 3 güne kadar karıştırarak hazırlayın.
2. RuO2 nanosheet'lerin verimini% 50'nin üzerinde artırmak ve RuO2 katmanlarını eşit derecede küçük bir yanal boyuta bölmek için 15 dakika boyunca çözeltiye bir prob tipi ultrasonicator (örneğin, sonotrode BS4d22 ile prob tipi ultrasonicator UP1000hdT (1000W, 20kHz) kullanarak ultrason enerjisi uygulayın.
3. Eksfoliasyonun aktivasyon enerjisinin önemli ölçüde azaldığını doğrulamak için yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplamalarını kullanın.
4. Çeşitli uygulamalar için kullanılabilecek elde edilen RuO2 nanotabakalarını toplayın.

 
RuO2 nanosheet'lerin ultrasonik pul pul dökülmesi için bu protokolün basitliği, ultrasonik nanosheet üretiminin faydalarını vurgulamaktadır. Sonikasyon, yaklaşık 2 nm kalınlığında yüksek kaliteli tek katmanlı RuO1 nanosheets üretmek için oldukça verimli bir tekniktir. Protokolün ayrıca ölçeklenebilir ve tekrarlanabilir olduğu bulundu, bu da elektronik, kataliz ve enerji depolamadaki çeşitli uygulamalar için RuO2 nanosheet'lerin büyük ölçekli üretimi için uygun hale getirdi.

Sudaki bir grafit pulunun sono-mekanik pul pul dökülmesini gösteren yüksek hızlı bir çerçeve dizisi (a'dan f'ye) UP200S kullanarak, 3-mm sonotrode ile bir 200W ultrasonicator. Oklar, bölünmeye nüfuz eden kavitasyon kabarcıkları ile bölünme (pul pul dökülme) yerini gösterir.
(çalışma ve resimler: © Tyurnina et al. 2020

RuO2 Eksfoliasyon için Yüksek Performanslı Ultrasonicators

Yüksek kaliteli rutenyum oksit nano levhaların ve diğer ksenlerin üretimi için güvenilir yüksek performanslı ultrasonik ekipman gereklidir. Tekrarlanabilirlik ve tutarlı ürün için çok önemli olan genlik, basınç ve sıcaklık temel parametreleri. Hielscher Ultrasonics işlemciler, işlem parametrelerinin ve sürekli yüksek güçlü ultrason çıkışının tam olarak ayarlanmasını sağlayan güçlü ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir sistemlerdir. Hielscher endüstriyel ultrasonicators çok yüksek genlikler teslim edebilir. 200μm'ye kadar genlikler 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Daha yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur. Hielscher ultrasonik ekipman sağlamlığı ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışma sağlar.
Müşterilerimiz, Hielscher Ultrasonics sistemlerinin olağanüstü sağlamlığı ve güvenilirliğinden memnundur. Ağır hizmet tipi uygulama (örneğin, büyük ölçekli nanomalzeme işleme), zorlu ortamlar ve 7/24 çalışma alanlarında kurulum, verimli ve ekonomik işleme sağlar. Ultrasonik işlem yoğunlaştırma işleme süresini azaltır ve daha iyi sonuçlar elde eder, yani daha yüksek kalite, daha yüksek verim, yenilikçi ürünler.

Tasarım, İmalat ve Danışmanlık – Almanya'da Üretilen Kalite

Hielscher ultrasonicators iyi onların en yüksek kalite ve tasarım standartları için bilinir. Sağlamlık ve kolay kullanım, ultrasonicator'larımızın endüstriyel tesislere sorunsuz entegrasyonunu sağlar. Zorlu koşullar ve zorlu ortamlar kolayca Hielscher ultrasonicators tarafından ele alınır.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve state-of-the-son teknoloji ve kullanıcı dostu özelliğine sahip yüksek performanslı ultrasonicator'lara özel önem vermektedir. Tabii ki, Hielscher ultrasonicators CE uyumlu ve UL, CSA ve RoHs gereksinimlerini karşılamak.

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir: