Su Bazlı Grafen Pul Pul Dökülme
Ultrasonik eksfoliasyon, sadece saf su kullanarak sert çözücüler kullanmadan az katmanlı grafen üretmeye izin verir. Yüksek güçlü sonication kısa bir tedavi içinde grafen levhalar delaminates. Çözücülerin önlenmesi, grafen pul pul dökülmesini yeşil ve sürdürülebilir bir süreçte dönüştürür.
Sıvı Faz Eksfoliyasyonu ile Grafen Üretimi
Grafen ticari olarak sıvı faz eksfoliyasyonu ile üretilmektedir. Grafenin sıvı faz eksfoliasyonu, kimyasal ön işlem olarak veya mekanik bir dispersiyon tekniği ile birlikte kullanılan toksik, çevreye zararlı ve pahalı çözücülerin kullanılmasını gerektirir. Grafen levhaların mekanik dağılımı için ultrasonication, tam endüstriyel düzeyde büyük miktarlarda yüksek kaliteli grafen levhalar üretmek için son derece güvenilir, verimli ve güvenli teknik olarak kurulmuştur. Sert çözücülerin kullanımına her zaman maliyetler, kontaminasyon, karmaşık kaldırma ve bertaraf, güvenlik endişeleri ve çevresel yük eşlik edildiğinden, toksik olmayan ve daha güvenli bir alternatif önemli ölçüde avantajlıdır. Çözücü olarak su kullanılarak grafen eksfoliasyon ve az katmanlı grafen levhaların mekanik delaminasyonu için güç ultrason bu nedenle yeşil grafen üretimi için son derece umut verici bir tekniktir.
Grafen nanosheets dağıtmak için genellikle sıvı faz olarak kullanılan yaygın çözücüler, Dimetil sülfit (DMSO), N,N-dimetilformamid (DMF), N-metil-2-pirrolidone (NMP), Tetrametilüre (TMU), Tetrahidrofuran (THF), propilen karbonateaston (PC), etanol ve formamid içerir.
Ticari ölçekte grafen pul pul dökülme için zaten uzun vadeli bir teknik olarak, ultrasonication düşük maliyetle yüksek saflıkta yüksek kaliteli grafen üretmek için sağlar. Ultrasonik grafen eksfoliasyon herhangi bir hacme tamamen doğrusal olarak ölçeklendirilebildiğinden, yüksek kaliteli grafen pullarının üretim verimi grafen seri üretimi için kolayca uygulanabilir.
Bu, UIP2000hdT grafen pul pul dökülme ve dispersiyon için 2kW güçlü bir ultrasonik dağıtıcıdır.
Suda Grafen Ultrasonik Pul Pul Dökülme
Tyurnina ve ark. (2020), genlik ve sonikasyon yoğunluğunun saf su-grafit çözeltileri ve ortaya çıkan grafen pul pul dökülme üzerindeki etkilerini araştırdı. Çalışmada, bir Hielscher kullandılar. UP200S (200W, 24kHz). Su kullanarak ultrasonik eksfoliasyon birkaç katman grafen delaminasyonu için tek adımlı bir işlem olarak uygulandı. Açık bir beher sonication kurulumunda az katmanlı grafen üretmek için 2h kısa bir tedavi yeterliydi.
UP200s kullanarak sudaki bir grafit pulunun sono-mekanik pul dökülmesini gösteren karelerin yüksek hızlı bir dizisi (a'dan f'ye), 3 mm sonotrodlu 24 kHz ultrasonicator. Oklar, bölmeye nüfuz eden kavitasyon kabarcıkları ile bölünme (pul pul dökülme) yerini gösterir.
© Tyurnina vd. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)
Ultrasonik Grafen Eksfoliasyon Optimizasyonu
Tyurnina ve ark. (2020) tarafından kullanılan ultrasonik kurulum, akış modunda kapalı bir ultrasonik reaktör kullanılarak daha fazla verimlilik ve daha hızlı pul pul dökülme için kolayca optimize edilebilir. Ultrasonik inline tedavi tüm grafit hammadde önemli ölçüde daha düzgün ultrasonik tedavi sağlar: grafit / su çözeltisini doğrudan ultrasonik kavitasyon sınırlı alana besleme, tüm grafit düzgün bir şekilde sonicated olur yüksek kaliteli grafen pul yüksek verim ile sonuçlanan.
Hielscher Ultrasonik sistemleri genlik, zaman / tutma, enerji girişi (Ws / mL), basınç ve sıcaklık gibi tüm önemli işleme parametreleri üzerinde hassas kontrol sağlar. Optimum ultrasonik parametrelerin ayarlanması en yüksek verim, kalite ve genel verimlilikle sonuçlanır.
Ultrasonication Grafen Eksfoliyasyonu Nasıl Teşvik Eder?
Yüksek güçlü ultrason dalgaları grafit tozu ve su veya herhangi bir çözücü bulamacı ile birleştirildiğinde, yüksek kesme, yoğun türbülanslar ve yüksek basınç ve sıcaklık farkları gibi sonomekanik kuvvetler enerji yoğun koşullar yaratır. Bu enerji yoğun koşullar akustik kavitasyon olgusunun sonucudur. Ultrasonik kavitasyon hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz!
Güç ultrason grafit tozunun genişlemesini başlatır, çünkü sıvılar grafit oluşan grafen katmanları arasında bastırılır. Ultrasonik kesme kuvvetleri, tek grafen yapraklarını delamine eder ve çözeltide grafen pulları olarak dağıtır. Suda grafen uzun süreli stabilite elde etmek için bir yüzey aktif madde gereklidir.
Grafen eksfoliyasyonun ultrasonik sıvı faz eksfoliyasyonu mechnism.
Tyurnina ve ark., 2021 tarafından çalışma ve resim.
Grafen Eksfoliyasyonu için Yüksek Performanslı Ultrasonicators
Hielscher ultrasonicators akıllı özellikleri güvenilir çalışma, tekrarlanabilir sonuçlar ve kullanıcı dostu garanti etmek için tasarlanmıştır. Operasyonel ayarlara, dijital renkli dokunmatik ekran ve tarayıcı uzaktan kumandası ile erişilebilen sezgisel menü aracılığıyla kolayca erişilebilir ve çevrilebilir. Bu nedenle, net enerji, toplam enerji, genlik, zaman, basınç ve sıcaklık gibi tüm işlem koşulları otomatik olarak yerleşik bir SD karta kaydedilir. Bu, önceki sonication çalıştırmalarını gözden geçirmenizi ve karşılaştırmanızı ve grafen pul pul dökülme işlemini en yüksek verimlilikle optimize etmenizi sağlar.
Hielscher Ultrasonik sistemleri yüksek kaliteli grafen levhalar ve grafen oksitler üretimi için dünya çapında kullanılmaktadır. Hielscher endüstriyel ultrasonicators kolayca sürekli çalışma yüksek genlikleri çalıştırabilirsiniz (24/7/365). 200μm'ye kadar genlikler, standart sonotrodlar (ultrasonik problar / boynuzlar ve CascatrodesTm). Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodes mevcuttur. Sağlamlıkları ve düşük bakımları nedeniyle, ultrasonik eksfoliasyon sistemlerimiz genellikle ağır hizmet uygulamaları ve zorlu ortamlarda kurulur.
Grafen eksfoliasyon için Hielscher ultrasonik işlemciler zaten ticari ölçekte dünya çapında kuruludur. Grafen üretim sürecinizi tartışmak için hemen bizimle iletişime geçin! Deneyimli personelimiz eksfoliasyon süreci, ultrasonik sistemler ve fiyatlandırma hakkında daha fazla bilgi paylaşmayı sevecektir!
Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | Uıp4000hdt |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!
Hielscher Ultrasonik uygulamaları karıştırma, dağılım, emülsifikasyon ve laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte çıkarma için yüksek performanslı ultrasonik homojenler üretmektedir.
Edebiyat / Referanslar
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin (2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon Vol. 168, 2020. 737-747.
(Available under a Creative Commons Attribution 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. See full terms here.) - Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Štengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
Bilinmesi Gereken Gerçekler
grafen
Grafen sp bir tek tabaka olan2-bağlı karbon atomu içerir. Grafen gibi olağanüstü geniş bir özgül yüzey alanı gibi eşsiz bir malzeme özelliklerini sunmaktadır (2620 m2g-12.5 x 105 cm), Young 1 TPA modülü ve 130 GPa, son derece yüksek bir elektronik iletkenlik intrinsik gücü ile üstün mekanik özellikler (oda sıcaklığı elektron hareketliliği2 V-1s-1), Çok yüksek bir ısı iletkenliği (3000 W m K yukarıda-1), En önemli özelliklerini isim. Nedeniyle üstün malzeme özelliklerine, grafin yoğun, yüksek performanslı, yakıt pilleri, güneş hücreleri, süper kondansatörün hidrojen depoları, elektromanyetik kalkanları ve elektronik cihazların geliştirilmesinde ve üretiminde kullanılır. Bundan başka, grafin kuwetlendirici katkı, örneğin çok sayıda nanokompozitler ve kompozit malzemeler dahil edilir polimer, seramik, metal matrislerinde. Nedeniyle yüksek iletkenlik, grafin iletken boya ve mürekkepler önemli bir bileşenidir.
hızlı ve güvenli hatasız grafin ultrasonik hazırlanması Düşük maliyetlerle büyük hacimlerde daha sektörlerine grafen uygulamalar genişletme sağlar.
Grafen, tek katmanlı veya 2 boyutlu grafen (tek katmanlı grafen = SLG) olarak tanımlanabilen, tek atomlu bir karbon tabakasıdır. Grafen olağanüstü derecede geniş bir yüzey alanına ve üstün mekanik özelliklere (Young'un 1 TPa modülü ve 130 GPa'nın iç gücü) sahiptir, büyük elektronik ve termal iletkenlik, yük taşıyıcı hareketliliği, şeffaflık sağlar ve gaz geçirimsizdir. Bu malzeme özelliklerinden dolayı grafen, kompozitlere mukavemet, iletkenlik vb. Kazandırmak için takviye katkısı olarak kullanılır. Grafenin özelliklerini diğer malzemelerle birleştirmek için grafen bileşiğe dağıtılmalı veya ince film kaplama olarak uygulanmalıdır. bir substrat üzerine.
Yüksek performanslı ultrasonik! Hielscher ürün yelpazesi tam endüstriyel ultrasonik sistemlere tezgah üst birimleri üzerinde kompakt laboratuvar ultrasonicator tam spektrum kapsar.