Ультразвукове відлущування Ксенів

Ксени - це 2D моноелементні наноматеріали з надзвичайними властивостями, такими як дуже висока площа поверхні, анізотропні фізичні / хімічні властивості, включаючи чудову електропровідність або міцність на розрив. Ультразвукове відлущування або розшарування є ефективним і надійним методом для виробництва одношарових 2D нанопластичок з шаруватих матеріалів-попередників. Ультразвукове відлущування вже створено для виробництва високоякісних наношарок ксенів у промислових масштабах.

Xenes – Моношарові наноструктури

Ультразвуково відлущений борофенКсени - моношарові (2D), моноелевментні наноматеріали, які мають графеноподібну структуру, внутрішньошаровий ковалентний зв'язок і слабкі сили ван дер Ваальса між шарами. Прикладами матеріалів, які входять до класу xenes, є борофен, силіцен, германен, станен, фосфорин (чорний фосфор), арсенен, бісмутген, телурен і антимонен. Завдяки своїй одношаровій 2D-структурі, наноматеріали ксенів шарктеризуються дуже великою поверхнею, а також покращують хімічну та фізичну реактиви. Ці структурні характеристики надають наноматеріалам xenes вражаючі фотонні, каталітичні, магнітні та електронні властивості і роблять ці наноструктури дуже цікавими для численних промислових застосувань. На малюнку ліворуч показують SEM-зображення ультразвуково відлущеного борофену.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвуковий реактор для промислового відлущування 2D-наношиток, таких як ксени (наприклад, борофен, силіцен, германен, станен, фосфорин (чорний фосфор), арсенін, бісмутген, телурен і антимонен).

Реактор з Ультраакулятор UIP2000hdT потужністю 2000 Вт для великомасштабного відлущування наношарок ксені.

Виробництво наноматеріалів Xenes з використанням ультразвукової деламінацій

Рідке відлущування шаруватих наноматеріалів: Одношарові 2D-наноші виробляються з неорганічних матеріалів з шаруватими структурами (наприклад, графітом), які складаються з вільно складених шарів хоста, які відображають розширення галереї від шару до шару або набряк при інтеркалації певних іонів та / або розчинників. Відлущування, в якому шарувата фаза розщеплюється на наношарки, як правило, супроводжує набряк через швидко ослаблені електростатичні тяжіння між шарами, які виробляють колоїдні дисперсії окремих 2D шарів або листів. (cf. Geng et al, 2013) Загалом відомо, що набряк полегшує відлущування за допомогою ультразвуку і призводить до негативно заряджених нанопластиків. Хімічна попередня обробка також полегшує відлущування за допомогою ультразвукової обробки в розчинниках. Наприклад, функціоналізація дозволяє відлущувати шаруватих подвійних гідроксидів (ЛДГ) в спиртах. (пор. Ніколозі та ін., 2013)
Для ультразвукового відлущування / розшарування шаруватий матеріал піддається впливу потужних ультразвукових хвиль у розчиннику. Коли енергетично щільні ультразвукові хвилі з'єднуються з рідиною або суспензією, виникає акустична ака ультразвукова кавітація. Ультразвукова кавітація характеризується колапсом вакуумних бульбашок. Ультразвукові хвилі проходять через рідину і генерують чергування циклів низького тиску / високого тиску. Хвилинні вакуумні бульбашки виникають під час циклу низького тиску (розрідження) і ростуть протягом різних циклів низького тиску / високого тиску. Коли кавітаційна бульбашка досягає точки, коли вона не може поглинати будь-яку подальшу енергію, бульбашка вибухає бурхливо і створює локально дуже енергоємні умови. Кавітаційна гаряча точка визначається дуже високим тиском і температурою, відповідними перепадами тиску і температурних диференціалів, високошвидкісними рідкими струменями і силами зсуву. Ці сономеханічні та сонохімічні сили штовхають розчинник між складеними шарами та розпадом шаруватих твердих частинок та кристалічних структур, тим самим виробляючи відлущені наношари. Послідовність зображень нижче демонструє процес відлущування ультразвуковою кавітацією.

Ультразвукове відлущування графену у воді

Високошвидкісна послідовність (від а до f) кадрів, що ілюструють сономеханічне відлущування графітового пластівці у воді за допомогою UP200S, ультразвуковий апарат 200 Вт з 3-мм сонотродом. Стрілки показують місце розщеплення (відлущування) з кавітаційними бульбашками, що проникають в розкол.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Моделювання показало, що якщо поверхнева енергія розчинника схожа на енергію шаруватого матеріалу, енергетична різниця між відлущеними і переобраними станами буде дуже маленькою, усуваючи рушійну силу для реагрегації. У порівнянні з альтернативними методами перемішування та стрижки, ультразвукові агітатори забезпечили більш ефективне джерело енергії для відлущування, що призвело до демонстрації відлущування таонного інтеркаліації тас2, NbS2, і МО2, а також шаруваті оксиди. (пор. Ніколозі та ін., 2013)

Ультразвук є високоефективним і надійним інструментом для рідкого відлущування нанопластиків, таких як графен і ксени.

Зображення ТЕМ ультразвуково рідких відлущених наношиток: (A) Графенове наношарка, відлущена за допомогою ультразвукової обробки в розчиннику N-метил-пірролідон. (B) Нанопластиф h-BN, відлущений за допомогою ультразвукової обробки в розчиннику ізопропанолу. (C) Нанопластиф MoS2, відлущений за допомогою ультразвукової обробки у водному поверхнево-активному розчині.
(Дослідження та фотографії: ©Ніколозі та ін., 2013)

Ультразвукові протоколи рідкого відлущування

Ультразвукове відлущування та розшарування ксен та інших моношарових наноматеріалів було широко вивчено в дослідженнях і успішно переведено на стадію промислового виробництва. Нижче ми представляємо вам вибрані протоколи відлущування за допомогою ультразвукової обробки.

Ультразвукове відлущування фосфоринових нанопластиків

Фосфорин (також відомий як чорний фосфор, BP) - це 2D шарувата моноелементна речовина, утворена з атомів фосфору.
У дослідженні Passaglia et al. (2018) продемонстровано підготовку стійких суспензій фосфорину − метилметакрилату за допомогою ультразвукової обробки рідкого фазового відлущування (LPE) bP при наявності ММА з подальшою радикальною полімеризацією. Метилметакрилат (ММА) - рідкий мономер.

Протокол ультразвукового рідкого відлущування фосфорину

MMA_bPn, NVP_bPn і Sty_bPn підвіски були отримані LPE в присутності мономера. У типовій процедурі ∼5 мг bP, ретельно подрібнених в ступці, був поміщений в пробірку, а потім додана зважена кількість ММА, Sty або NVP. Мономер bP підвіска була ультразвуком протягом 90 хвилин за допомогою Гомогенізатора hielscher ультразвуку UP200St (200W, 26kHz), оснащений сонотродом S26d2 (діаметр наконечника: 2 мм). Ультразвукова амплітуда підтримувалася постійною на 50% з P = 7 Вт. У всіх випадках крижана ванна використовувалася для поліпшення розсіювання тепла. Останній MMA_bPn, NVP_bPn, і Sty_bPn підвіски були потім не пов'язані з N2 протягом 15 хвилин. Всі підвіски були проаналізовані DLS, показуючи значення rH дійсно близькі до значень DMSO_bPn. Наприклад, суспензія MMA_bPn (що має близько 1% вмісту бП) характеризувалася rH = 512 ± 58 нм.
У той час як інші наукові дослідження фосфорину повідомляють про час ультразвукової обробки декількох годин з використанням ультразвукового очищувача, розчинників високої точки кипіння та низької ефективності, дослідницька група Passaglia демонструє високоефективний ультразвуковий протокол відлущування за допомогою ультразвукового ультразвукового засобу (тобто, UP200St)

Ультразвукове відлущування борофену

Для ультразвукових протоколів та результатів ультразвукового відлущування борофену, будь ласка, натисніть тут!

Ультразвукове відлущування малошарових наношарів кремнезему

SEM зображення ультразвуково відлущених наношарок кремнезему.Малошарові відлущовані наношари кремнезему (E-SN) були виготовлені з природного вермикуліту (Верм) за допомогою ультразвукового відлущування. Для синтезу відлущених наношарів кремнезему був застосований наступний метод рідкофазного відлущування: 40 мг кремнезему нанопластику (SN) були дисперговані в абсолютному етанолі 40 мл. Згодом суміш була ультразвукова протягом 2 годин за допомогою Hielscher Ультразвуковий процесор UP200St, оснащений сонотродом 7 мм. Амплітуда ультразвукової хвилі залишалася постійною на рівні 70%. Крижану ванну наносили, щоб уникнути перегріву. Неексфоліовані SN були видалені шляхом центрифугування при 1000 об / хв протягом 10 хв. Нарешті, продукт зціджували і сушили при кімнатній температурі під вакуумом протягом ночі. (пор. Го та ін., 2022)

Ультразвукове відлущування 2D моношарових наношарів, таких як ксени (наприклад, фосфорин, борофен тощо), ефективно здійснюється за допомогою ультразвукової обробки зондового типу.

Ультразвукове відлущування моношарових наношитів з ультраакулятор UP400St.


Ультразвукове рідке відлущування одношарових нанопластиків.

Ультразвукове рідке відлущування є високоефективним для виробництва наношарок ксені. На знімку зображені потужні 1000 Вт UIP1000hdT.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Високопотужні ультразвукові зонди та реактори для відлущування наношарок Xenes

Hielscher Ультразвук проектує, виробляє та поширює надійні та надійні ультразвукові апарати будь-якого розміру. Від компактних лабораторних ультразвукових пристроїв до промислових ультразвукових зондів та реакторів, Hielscher має ідеальну ультразвукову систему для вашого процесу. Маючи багаторічний досвід роботи в таких додатках, як синтез наноматеріалів та дисперсія, наш добре навчений персонал порекомендує вам найбільш підходящу установку для ваших вимог. Промислові ультразвукові процесори Hielscher відомі як надійні робочі коні на промислових об'єктах. Здатні доставляти дуже високі амплітуди, ультраакулятори Hielscher ідеально підходять для високопродуктивних застосувань, таких як синтез ксенів та інших 2D моношарових наноматеріалів, таких як борофен, фосфорин або графен, а також надійна дисперсія цих наноструктур.
Надзвичайно потужне ультразвук: Hielscher Ультразвук’ промислові ультразвукові процесори можуть доставляти дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в роботі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.
Найвища якість – Розроблено та зроблено в Німеччині: Все обладнання спроектовано і виготовлено в нашому штаб-квартира в Німеччині. Перед доставкою замовнику кожен ультразвуковий пристрій ретельно тестується під повним навантаженням. Ми прагнемо до задоволеності клієнтів, і наше виробництво структуровано для забезпечення найвищої якості (наприклад, сертифікація ISO).

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсяг швидкість потоку Рекомендовані пристрої
Від 1 до 500мл Від 10 до 200мл / хв UP100H
Від 10 до 2000мл Від 20 до 400мл / хв UP200Ht, UP400St
0.1 до 20 л 0.2 до 4л / хв UIP2000hdT
Від 10 до 100 л Від 2 до 10 л / хв UIP4000hdT
застосовується Від 10 до 100 л / хв UIP16000
застосовується більший кластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб запросити додаткову інформацію про ультразвукові процесори, програми та ціни. Ми будемо раді обговорити ваш процес з вами і запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукові гомогенізатори з високим зсувом використовуються в лабораторній, лавці, пілотній та промисловій обробці.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.



Література/довідники

Факти варті знати

Фосфорин

Фосфорин (також наношарки з чорного фосфору / нанопластики) демонструє високу рухливість 1000 см2 V-1 s-1 для зразка товщиною 5 нм з високим співвідношенням струму ON / OFF 105. Як напівпровідник p-типу фосфорин має прямий смуговий проміжок 0,3 еВ. Крім того, фосфорин має прямий смуговий зазор, який збільшується приблизно до 2 еВ для моношару. Ці характеристики матеріалу роблять наношитки чорного фосфору перспективним матеріалом для промислового застосування в наноелектронних і нанофотонних пристроях, які охоплюють весь спектр видимого спектру. (пор. Passaglia et al., 2018) Ще одне потенційне застосування полягає в застосуванні біомедицини, оскільки відносно низька токсичність робить використання чорного фосфору дуже привабливим.
У класі двовимірних матеріалів фосфорин часто розташовується поруч з графеном, оскільки, на відміну від графену, фосфорин має ненульовий фундаментальний зазор смуги, який, крім того, може модулюватися деформацією і кількістю шарів в стеку.

Борофен

Борофен є кристалічним атомним моношаром бору, тобто є двовимірним алотропом бору (також званим нанопластиком бору). Його унікальні фізико-хімічні характеристики перетворюють борофен в цінний матеріал для численних промислових застосувань.
Виняткові фізико-хімічні властивості Борофена включають унікальні механічні, теплові, електронні, оптичні та надпровідні грані.
Це відкриває можливості для використання борофену для застосування в лужних металевих іонних батареях, батареях Li-S, зберіганні водню, суперконденсаторі, зменшенні та еволюції кисню, а також реакції електроредукції CO2. Особливо високий інтерес в борофені надходить як анодний матеріал для батарей і як матеріал для зберігання водню. Завдяки високим теоретичним специфічним можливостям, електронній провідності та властивостям іонного транспорту, борофен кваліфікується як великий анодний матеріал для батарей. Завдяки високій адсорбційній здатності водню до борофену, він пропонує великий потенціал для зберігання водню - з ємністю строгеню понад 15% від його ваги.
Дізнайтеся більше про ультразвуковий синтез та дисперсію борофену!


Високопродуктивний ультразвук! Асортимент продукції Hielscher охоплює весь спектр від компактного лабораторного ультраакукатора над блоками лави до повних промислових ультразвукових систем.

Hielscher Ультразвук виробляє високоемоціивні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторія до промислових розмірів.