Grafen oksidi – Ultrasonik eksfoliatsiya va dispersiya
Ultrasonik eksfoliatsiya grafit oksidini yupqa, bir yoki bir necha qatlamli grafen varaqlariga parchalash orqali grafen oksidini ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladigan usuldir. Hielscher sonikatorlari kuchli akustik kavitatsiyani yaratadi, bu erda energiya zich ultratovush to'lqinlari suyuq muhitda yuqori energiyali mikro pufakchalarni hosil qiladi. Ushbu qulab tushadigan pufakchalar grafit oksidi qatlamlarini ajratib turadigan kesish kuchlarini yaratadi va ularni grafen oksidi nanoshinalariga samarali ravishda chiqaradi. Grafen oksidiga asoslangan ilovangizni keyingi bosqichga olib chiqish uchun yuqori samarali ultratovushlardan foydalaning!
Grafen oksidining ultratovushli eksfoliatsiyasi
Grafen oksidi suvda eruvchan, amfifil, toksik bo'lmagan, biologik parchalanadigan va barqaror kolloidlarga osongina tarqalishi mumkin. Ultrasonik eksfoliatsiya va dispersiya grafen oksidini sanoat miqyosida sintez qilish, tarqatish va funksionallashtirish uchun juda samarali, tez va tejamkor usuldir. Pastki ishlov berishda ultratovushli disperserlar yuqori samarali grafen oksidi-polimer kompozitlarini ishlab chiqaradi.
Ultrasonik eksfoliatsiyaning afzalliklari
Ultrasonik eksfoliatsiya bir qancha afzalliklarga ega, jumladan, soddaligi, kengaytirilishi va ekologik tozaligi, chunki u odatda qattiq kimyoviy moddalar yoki murakkab ishlov berishni talab qilmaydi. Bundan tashqari, u turli xil ilovalarda ularning xususiyatlarini sozlash uchun juda muhim bo'lgan grafen oksidi nano varaqlarining o'lchami va qalinligini aniq nazorat qilish imkonini beradi.
Sanoat sonikatori UIP16000hdT yuqori o'tkazuvchanlikda grafen oksidi eksfoliatsiyasi uchun
Protokol: Grafen oksidining ultratovushli eksfoliatsiyasi
Grafen oksidi (GO) nanoshitlari hajmini nazorat qilish uchun eksfoliatsiya usuli asosiy omil hisoblanadi. Aniq nazorat qilinadigan jarayon parametrlari tufayli ultratovushli eksfoliatsiya yuqori sifatli grafen va grafen oksidini ishlab chiqarish uchun eng keng tarqalgan delaminatsiya usuli hisoblanadi.
Grafen oksidini grafit oksididan ultratovush bilan tozalash uchun turli xil protokollar mavjud. Quyida ultratovushli grafen oksidi eksfoliatsiyasi uchun namunali protokolni toping:
Grafit oksidi kukuni pH qiymati 10 bo'lgan suvli KOHda aralashtiriladi. Eksfoliatsiya va keyingi dispersiya uchun UP200St (200 Vt) prob tipidagi ultrasonikator ishlatiladi. Keyinchalik, qarish jarayonini qo'zg'atish uchun K+ ionlari grafen bazal tekisligiga biriktiriladi. Qarish aylanma bug'lanishda (2 soat) erishiladi. Ortiqcha K+ ionlarini olib tashlash uchun kukun turli vaqtlarda yuviladi va sentrifuga qilinadi.
Olingan aralash santrifüjlanadi va muzlatib quritiladi, shunda dispers grafen oksidi kukuni cho'kadi.
Supero'tkazuvchi grafen oksidi pastasini tayyorlash: Grafen oksidi kukuni o'tkazuvchan pasta hosil qilish uchun sonikatsiya ostida dimetilformamidda (DMF) tarqatilishi mumkin. (Han va boshq. 2014)
Ultrasonik grafen oksidi eksfoliatsiyasi mexanizmi
(Rasm: Potts va boshq. 2011)
Grafen oksidining ultratovushli funktsionalizatsiyasi
Sonikatsiya grafen oksidini (GO) polimerlar va kompozitlarga qo'shish uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Misollar:
- grafen oksidi-TiO2 mikrosfera kompozitsiyasi
- polistirol-magnetit-grafen oksidi kompozitsiyasi (yadro-qobiq tuzilgan)
- polistirol kamaytirilgan grafen oksidi kompozitlari
- polianilin nanofiber bilan qoplangan polistirol/grafen oksidi (PANI-PS/GO) yadro qobig'i kompozitsiyasi
- polistirol-interkalatsiyalangan grafen oksidi
- p-fenilendiamin-4vinilbenzen-polistirol modifikatsiyalangan grafen oksidi
Ultrasonicator UP400St grafen nanoplatelet dispersiyalarini tayyorlash uchun
Ultrasonik eksfoliatsiya orqali ishlab chiqarilgan grafen oksidining qo'llanilishi
Graphene oxide produced via ultrasonic exfoliation has broad applications across diverse fields. In electronics, it is used in flexible conductive films and sensors; in energy storage, it enhances the performance of batteries and supercapacitors. Graphene oxide’s antibacterial properties make it valuable in biomedical applications, while its high surface area and functional groups are advantageous in catalysis and environmental remediation. Overall, ultrasonic exfoliation facilitates the efficient production of high-quality graphene oxide for use in cutting-edge technologies.
Grafen va grafen oksidini qayta ishlash uchun sonikatorlar
Hielscher Ultrasonics grafen va grafen oksidini eksfoliatsiya qilish, tarqatish va qayta ishlash uchun yuqori quvvatli ultratovushli tizimlarni taklif etadi. Ishonchli ultratovushli protsessorlar va murakkab reaktorlar ultratovush jarayonlarini kerakli maqsadlarga sozlash imkonini beruvchi aniq boshqaruvni ta'minlaydi.
Muhim parametrlardan biri ultratovush amplitudasi bo'lib, u ultratovush probning tebranish kengayishi va qisqarishini belgilaydi. Hielscher sanoat ultrasonikatorlari 200µm gacha bo'lgan yuqori amplitudalarni etkazib beradi, doimiy ravishda 24/7 ish rejimida ishlaydi. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovush problari mavjud. Barcha protsessorlar jarayon shartlariga aniq sozlanishi va o'rnatilgan dasturiy ta'minot orqali nazorat qilinishi mumkin, bu ishonchlilik, izchil sifat va takrorlanadigan natijalarni ta'minlaydi.
Hielscher sonikatorlari mustahkam va og'ir muhitda uzluksiz ishlashi mumkin, bu esa sonikatsiyani keng ko'lamli grafen, grafen oksidi va grafit materiallarini tayyorlash uchun afzal ishlab chiqarish texnologiyasiga aylantiradi.
A wide product range of ultrasonicators and accessories, including sonotrodes and reactors with various sizes and geometries, allows the selection of optimal reaction conditions and factors, such as reagents, ultrasonic energy input, pressure, temperature, and flow rate, to achieve the highest quality. Hielscher’s ultrasonic reactors can even pressurize up to several hundred barg, enabling the sonication of highly viscous pastes with viscosities exceeding 250,000 centipoise.
Ultrasonik delaminatsiya va eksfoliatsiya ushbu omillar tufayli an'anaviy usullardan ustundir.
- yuqori quvvat
- yuqori kesish kuchlari
- yuqori bosimlar qo'llaniladi
- aniq nazorat
- uzluksiz miqyoslilik (chiziqli)
- ommaviy va doimiy
- takrorlanadigan natijalar
- ishonchlilik
- mustahkamlik
- Yuqori energiya samaradorligi
Grafen oksidi eksfoliatsiyasi uchun ultratovush tizimi
Ultrasonik grafen sintezi, dispersiyasi va funksionalligi haqida ko'proq ma'lumot olish uchun bu yerni bosing:
- Grafen ishlab chiqarish
- Grafen nanoplateletlari
- Suvga asoslangan grafen peelingi
- suvda tarqaladigan grafen
- Grafen oksidi
- Ksenlar
Bilishga arziydigan faktlar
Ultratovush va kavitatsiya: Sonication yordamida grafit qanday qilib grafen oksidiga eksfoliatsiya qilinadi?
Grafit oksidining (GrO) ultratovushli eksfoliatsiyasi akustik kavitatsiyadan kelib chiqadigan yuqori kesish kuchiga asoslangan. Akustik kavitatsiya suyuqlikdagi kuchli ultratovush to'lqinlarining birlashishi natijasida hosil bo'ladigan o'zgaruvchan yuqori bosim? past bosim davrlari tufayli yuzaga keladi. Past bosim davrlari davomida juda kichik bo'shliqlar yoki vakuum pufakchalari paydo bo'ladi, ular past bosimning o'zgaruvchan davrlarida o'sib boradi. Vakuum pufakchalari ko'proq energiyani o'zlashtira olmaydigan o'lchamga erishganda, ular yuqori bosim aylanishida kuchli qulab tushadi. Pufakchaning portlashi kavitatsion kesish kuchlari va kuchlanish to'lqinlariga, 6000K gacha bo'lgan ekstremal haroratga, 10 dan yuqori sovutish tezligiga olib keladi.10K/s, 2000atmgacha bo'lgan juda yuqori bosim, haddan tashqari bosim farqlari, shuningdek, 1000km/soat (~280m/s) gacha bo'lgan suyuqlik oqimlari.
Ushbu kuchli kuchlar bir yoki bir necha qatlamli grafen oksidi va toza grafen nano varaqlariga ajratilgan grafit qatlamlariga ta'sir qiladi.
Grafen oksidi nima?
Grafen oksidi (GO) eksfoliatsiyalovchi grafit oksidi (GrO) orqali sintezlanadi. Grafit oksidi interkalatsiyalangan kislorodli grafen qatlamlarining millionlab qatlamlaridan iborat 3D material bo'lsa-da, grafen oksidi har ikki tomondan kislorodli bo'lgan mono yoki bir necha qatlamli grafendir.
Grafen oksidi va grafen quyidagi xususiyatlarda bir-biridan farq qiladi: grafen oksidi qutbli, grafen esa qutbsizdir. Grafen oksidi hidrofilik, grafen esa hidrofobikdir.
Bu shuni anglatadiki, grafen oksidi suvda eruvchan, amfifil, toksik bo'lmagan, biologik parchalanadigan va barqaror kolloid suspenziyalar hosil qiladi. Grafen oksidi yuzasida kationlar va anionlar bilan o'zaro ta'sir qilish uchun mavjud bo'lgan epoksi, gidroksil va karboksil guruhlari mavjud. Noyob organik-noorganik gibrid tuzilishi va o'ziga xos xususiyatlari tufayli GO-polimer kompozitlari ko'p qirrali sanoat ilovalari uchun yuqori potentsialni taklif qiladi. (Tolasz va boshq. 2014)
Qaytarilgan grafen oksidi nima?
Qaytarilgan grafen oksidi (rGO) grafen oksidini ultratovush, kimyoviy yoki termal kamaytirish orqali ishlab chiqariladi. Qaytarilish bosqichida grafen oksidining ko'pgina kislorod funksiyalari olib tashlanadi, natijada olingan grafen oksidi (rGO) toza grafenga juda o'xshash xususiyatlarga ega bo'ladi. Biroq, qisqartirilgan grafen oksidi (rGO) nuqsonsiz va sof grafen kabi toza emas.
Adabiyot/Adabiyotlar
- 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.