оксид графену – Ультразвукове відлущування та диспергування

Ультразвукове відлущування є широко використовуваною технікою для отримання оксиду графену шляхом розщеплення оксиду графіту на тонкі, одношарові або кілька шарових графенових листів. Звукові апарати Hielscher створюють інтенсивну акустичну кавітацію, де енергоємні ультразвукові хвилі генерують високоенергетичні мікропухирці в рідкому середовищі. Ці бульбашки, що руйнуються, створюють сили зсуву, які розділяють шари оксиду графіту, ефективно відлущуючи їх у нанолисти оксиду графену. Скористайтеся перевагами високопродуктивних ультразвукових засобів, щоб вивести свою програму на основі оксиду графену на новий рівень!

Ультразвукове відлущування оксиду графену

Оксид графену водорозчинний, амфіфільний, нетоксичний, піддається біологічному розкладанню і може бути легко диспергований у стабільних колоїдах. Ультразвукове відлущування та диспергування є дуже ефективним, швидким та економічно вигідним методом синтезу, диспергування та функціоналізації оксиду графену в промислових масштабах. При подальшій обробці ультразвукові диспергатори виробляють високоефективні оксидно-полімерні композити графену.

Переваги ультразвукового пілінгу

Ультразвуковий пілінг має кілька переваг, включаючи простоту, масштабованість і екологічність, оскільки він зазвичай не вимагає агресивних хімікатів або складної обробки. Крім того, це забезпечує точний контроль розміру та товщини нанолистів оксиду графену, що має вирішальне значення для налаштування їхніх властивостей у різних сферах застосування.

Протокол: ультразвукове відлущування оксиду графену

Для контролю розміру нанолистів оксиду графену (GO) метод ексфоліації відіграє ключову роль. Завдяки точно контрольованим параметрам процесу ультразвукове відлущування є найбільш широко використовуваним методом розшарування для виробництва високоякісного графену та оксиду графену.
Для ультразвукового відлущування оксиду графену з оксиду графіту доступні різні протоколи. Нижче наведено зразковий протокол ультразвукового відлущування оксиду графену:
Порошок оксиду графіту змішують у водному КОН зі значенням рН 10. Для відлущування і подальшого розсіювання використовується ультразвуковий апарат зондового типу UP200St (200W). Після цього іони K+ прикріплюються до базальної площини графену, щоб викликати процес старіння. Витримка досягається при обертальному випаровуванні (2 год). Для того, щоб видалити надлишок іонів К+, порошок промивають і центрифугують кілька разів.
Отриману суміш центрифугують і сублімують, завдяки чому диспергується порошок оксиду графену, випадає в осад.
Приготування провідної пасти з оксиду графену: порошок оксиду графену можна диспергувати в диметилформаміді (DMF) під ультразвуком для отримання провідної пасти. (Хан та ін.2014)

Механізм ультразвукової ексфоліації оксиду графену
(Рис.: Potts et al. 2011)

Ультразвукова функціоналізація оксиду графену

Ультразвук успішно використовується для включення оксиду графену (GO) в полімери та композити.
Приклади:

• композит мікросфери оксид-TiO2
• полістирол-магнетит-оксидний композит (структурована серцевина-оболонка)
• композити з оксиду графену з відновленням полістиролу
• композитна оболонка з поліаніліновим нановолокном полістиролу/оксиду графену (PANI-PS/GO)
• Оксид графену з інтеркаліном
• П-фенілендіамін-4вінілбензен-модифікований оксид графену полістиролом

Застосування оксиду графену, отриманого шляхом ультразвукового відлущування

Оксид графену, отриманий за допомогою ультразвукового відлущування, має широке застосування в різних сферах. В електроніці використовується в гнучких струмопровідних плівках і датчиках; При зберіганні енергії він підвищує продуктивність акумуляторів і суперконденсаторів. Антибактеріальні властивості оксиду графену роблять його цінним у біомедичних цілях, а його велика площа поверхні та функціональні групи є вигідними для каталізу та відновлення навколишнього середовища. В цілому, ультразвукове відлущування сприяє ефективному виробництву високоякісного оксиду графену для використання в передових технологіях.

Сонікатори для обробки графену та оксиду графену

Hielscher Ultrasonics пропонує потужні ультразвукові системи для відлущування, диспергування та обробки графену та оксиду графену. Надійні ультразвукові процесори та складні реактори забезпечують точне керування, що дозволяє налаштовувати ультразвукові процеси на бажані цілі.
Одним з найважливіших параметрів є амплітуда ультразвуку, яка визначає коливальне розширення і стиснення ультразвукового зонда. Промислові ультразвукові апарати Hielscher забезпечують високу амплітуду, до 200 мкм, безперервно працюють в режимі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові зонди. Усі процесори можна точно налаштувати до умов процесу та контролювати за допомогою вбудованого програмного забезпечення, що забезпечує надійність, стабільну якість та відтворювані результати.
Звукові апарати Hielscher є надійними та можуть безперервно працювати у важких умовах, що робить ультразвук кращою технологією виробництва для отримання великомасштабного графену, оксиду графену та графітового матеріалу.
Широкий асортимент ультразвукових засобів та аксесуарів, включаючи сонотроди та реактори з різними розмірами та геометрією, дозволяє вибирати оптимальні умови реакції та фактори, такі як реагенти, ультразвуковий вхід енергії, тиск, температура та швидкість потоку, для досягнення найвищої якості. Ультразвукові реактори Hielscher можуть навіть створювати тиск до декількох сотень барів, що дозволяє проводити ультразвукування високов'язких паст з в'язкістю, що перевищує 250 000 сантиметрів.
Ультразвукове розламінування та ексфоліація перевершують звичайні методи завдяки цим факторам.