Sanoat miqyosida ultratovushli borofen sintezi
Borning ikki o'lchovli nanostrukturali hosilasi bo'lgan borofenni oson va arzon ultratovushli eksfoliatsiya orqali samarali sintez qilish mumkin. Ultrasonik suyuqlik fazali eksfoliatsiya ko'p miqdorda yuqori sifatli borofen nanoshoplarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Ultrasonik eksfoliatsiya texnikasi 2D nanomateriallarni (masalan, grafen) ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi va yuqori sifatli nano varaqlar, yuqori rentabellik, tez va oson ishlash, shuningdek, umumiy samaradorlik afzalliklari bilan mashhur.
Borofenni tayyorlash uchun ultratovushli eksfoliatsiya usuli
Ultratovushli suyuqlik fazali eksfoliatsiya turli xil ommaviy prekursorlardan, shu jumladan grafit (grafen), bor (borofen) dan 2D nano-varaqlarni tayyorlash uchun keng qo'llaniladi. Kimyoviy eksfoliatsiya texnikasi bilan taqqoslaganda, ultratovush yordamida suyuq fazali eksfoliatsiya bor kvant nuqtalari (BQDs) va borofen kabi 0D va 2D nanostrukturalarni tayyorlash uchun yanada istiqbolli strategiya hisoblanadi. (qarang. Vang va boshqalar, 2021)
Chapdagi sxemada 2D bir necha qatlamli borofen varaqlarining ultratovushli past haroratli suyuqlik peeling jarayoni ko'rsatilgan. (O'rganish va rasm: ©Lin va boshq., 2021.)
bilan jihozlangan sonokimyoviy reaktor 2000 vatt sanoat ultratovushli protsessor UIP2000hdT keng miqyosda borofenni eksfoliatsiya qilish uchun.
Ultrasonik borofen eksfoliatsiyasining misollari
Suyuq fazali jarayonda kuchli ultratovush yordamida eksfoliatsiya va delaminatsiya keng miqyosda o'rganilgan va borofen va bor kvant nuqtalari, bor nitridi yoki magniy diborid kabi boshqa bor hosilalariga muvaffaqiyatli qo'llanilgan.
a-borofen
Göktuna va Tasaltun (2021) tomonidan olib borilgan tadqiqotda a borofen oson va arzon ultratovushli eksfoliatsiya orqali tayyorlangan. Ultrasonik sintez qilingan borofen nanosheets a borofen kristalli tuzilishini namoyish etadi.
Protokol: 100 mg bor mikrozarralari 100 ml DMFda 200 Vt quvvatda (masalan, S26d14 bilan UP200St yordamida) azotda (N) 4 soat davomida sonikatsiya qilindi.2) ultratovushli suyuqlik fazali eksfoliatsiya jarayonida oksidlanishni oldini olish uchun oqim bilan boshqariladigan idishni. Eksfoliatsiyalangan bor zarralarining eritmasi mos ravishda 5000 rpm va 12 000 rpm 15 daqiqa davomida santrifüj qilindi, so'ngra borofen ehtiyotkorlik bilan yig'ildi va vakuum muhitida 4 soat davomida 50ºC da quritildi. (Qarang: Göktuna va Tasaltun, 2021)
Zond ultratovush yordamida solvotermik ishlov berish jarayoni bilan eksfoliatsiya qilingan bir necha qatlamli borofenning sxematik tasviri.
O'rganish va rasm: © Chjan va boshq., 2020
Bir necha qatlamli borofen
Chjan va boshqalar. (2020) katta gorizontal o'lchamdagi yuqori sifatli borofenni ishlab chiqarish imkonini beruvchi aseton solvotermal suyuqlik fazali eksfoliatsiya texnikasi haqida xabar beradi. Asetonning shishish ta'siridan foydalanib, bor kukuni prekursor birinchi marta asetonda namlangan. Keyin namlangan bor kashshofi asetonda 200ºC da solvotermik ishlov berildi, so'ngra 4 soat davomida 225 Vt quvvatda zond tipidagi sonikator bilan sonikatsiya qilindi. Nihoyat, bir necha qatlamli bor va gorizontal o'lchami 5,05 mm gacha bo'lgan borofen olindi. Aseton solvotermik yordamida suyuq fazali eksfoliatsiya texnikasi katta gorizontal o'lchamlarga ega va yuqori sifatli bor nano varaqlarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin. (qarang. Chjan va boshq., 2020)
Ultrasonik eksfoliatsiyalangan borofenning XRD naqshini quyma bor kashshofi bilan solishtirganda, shunga o'xshash XRD naqshini kuzatish mumkin. Asosiy diffraktsiya cho'qqilarining aksariyati b-romboedral borga indekslanishi mumkin, bu esa kristall strukturaning eksfoliatsiya bilan ishlov berishdan oldin va keyin deyarli saqlanib qolganligini ko'rsatadi.
Asetonda ultratovush yordamida solvotermik eksfoliatsiya natijasida olingan bir necha qatlamli borofenning past aniqlikdagi (a) va yuqori aniqlikdagi (b) SEM tasvirlari
O'rganish va rasm: © Chjan va boshq., 2020
Ultratovush yordamida solvotermik eksfoliatsiya yordamida olingan bir necha qatlamli ishlov berilmagan quyma bor va borofenning XRD naqshlari (a) va Raman spektrlari (b).
O'rganish va rasm: © Chjan va boshq., 2020
Bor kvant nuqtalarining sonokimyoviy sintezi
Hao va boshqalar. (2020) kuchli zond tipidagi ultrasonikator yordamida yuqori qutbli organik erituvchi bo'lgan asetonitrildagi kengaytirilgan bor kukunidan keng miqyosli va bir xil kristalli yarim o'tkazgichli bor kvant nuqtalarini (BQD) muvaffaqiyatli tayyorladi (masalan, UP400St, UIP500hdT yoki UIP1000hdT). Sintezlangan bor kvant nuqtalari 2,46 ± 0,4 nm lateral o'lcham va 2,81 ± 0,5 nm qalinligi.
Protokol: Bor kvant nuqtalarining odatiy preparatida, ultratovush jarayonidan oldin 30 mg bor kukuni birinchi navbatda uch bo'yinli kolbaga qo'shildi va keyin shishaga 15 ml asetonitril qo'shildi. Eksfoliatsiya 400 Vt chiqish quvvatida amalga oshirildi (masalan, UIP500hdT), 20kHz chastota va ultratovush vaqti 60 min. Ultrasonikatsiya paytida eritmaning haddan tashqari qizib ketishiga yo'l qo'ymaslik uchun doimiy harorat uchun muzli hammom yoki laboratoriya chilleri yordamida sovutish qo'llaniladi. Olingan eritma 1500 rpm tezlikda 60 daqiqa davomida santrifüj qilindi. Bor kvant nuqtalarini o'z ichiga olgan supernatant yumshoq tarzda ekstraktsiya qilindi. Barcha tajribalar xona haroratida o'tkazildi. (qarang. Hao va boshqalar, 2020)
Vang va boshqalarning tadqiqotida. (2021), tadqiqotchi ultratovushli suyuqlik fazali eksfoliatsiya texnikasidan foydalangan holda bor kvant nuqtalarini ham tayyorlaydi. Ular tor o'lchamli taqsimot, mukammal disperslik, IPA eritmasida yuqori barqarorlik va ikki foto flüoresan bilan monodispersli bor kvant nuqtasini oldilar.
TEM tasvirlari va turli xil ultratovush sharoitlarida tayyorlangan BQDlarning mos keladigan diametri taqsimoti. (a) 400 Vt quvvatda 2 soat davomida sintez qilingan BQDs-2 ning TEM tasviri. (b) 550 Vt quvvatda 1 soat davomida sintez qilingan BQDs-3 ning TEM tasviri. (c) 400 Vt quvvatda 4 soat davomida sintez qilingan BQDs-3 ning TEM tasviri. (d) (a) dan olingan kvant nuqtalarining diametrli taqsimoti. (e) (b) dan olingan kvant nuqtalarining diametrli taqsimoti. (f) (c) dan olingan kvant nuqtalarining diametrli taqsimoti.
O'rganish va rasm: ©Hao va boshqalar, 2020
Magniy diborid nanosheetlarining ultratovushli eksfoliatsiyasi
Eksfoliatsiya jarayoni 450 mg magniy diboridini to'xtatib turish orqali amalga oshirildi.
(MgB2) kukun (taxminan 100 mesh hajmi / 149 mikron) 150 ml suvda va 30 daqiqa davomida ultratovush ta'sirida. Ultrasonik eksfoliatsiya zond tipidagi ultrasonikator yordamida amalga oshirilishi mumkin UP200Ht yoki UP400St amplitudasi 30% va aylanish rejimi 10 soniyali yoqish / o'chirish impulslari bilan. Ultrasonik eksfoliatsiya natijasida quyuq qora suspenziya hosil bo'ladi. Qora rangni toza MgB2 kukunining rangi bilan bog'lash mumkin.
Yuqori tezlikdagi ketma-ketlik (a dan f gacha) grafit parchasining suvda sono-mexanik eksfoliatsiyasini tasvirlaydigan ramkalar yordamida UP200S, 200 Vt ultratovush qurilmasi 3 mm sonotrod bilan. O'qlar bo'linish joyini (eksfoliatsiyani) ko'rsatadi, ular bo'linishga kirib boradigan kavitatsiya pufakchalari.
© Tyurnina va boshqalar. 2020
Har qanday miqyosda borofenni eksfoliatsiya qilish uchun kuchli ultrasonikatorlar
Hielscher Ultrasonics har qanday hajmdagi mustahkam va ishonchli ultrasonikatorlarni ishlab chiqadi, ishlab chiqaradi va tarqatadi. Yilni laboratoriya ultratovush qurilmalaridan sanoat ultratovushli zondlar va reaktorlargacha, Hielscher sizning jarayoningiz uchun ideal ultratovush tizimiga ega. Nanomateryal sintezi va dispersiyasi kabi ilovalarda ko'p yillik tajribaga ega bo'lgan bizning yaxshi o'qitilgan xodimlarimiz sizga ypour talablari uchun eng mos sozlashni tavsiya qiladi. Hielscher sanoat ultratovushli protsessorlari sanoat ob'ektlarida ishonchli ish otlari sifatida tanilgan. Juda yuqori amplitudalarni etkazib berishga qodir Hielscher ultratovush apparatlari borofen yoki grafen eksfoliatsiyasi, shuningdek nanomaterial dispersiya kabi yuqori samarali ilovalar uchun idealdir. 200 mikrongacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud.
Barcha jihozlar Germaniyadagi bosh ofisimizda ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. Xaridorga etkazib berishdan oldin har bir ultratovush qurilmasi to'liq yuk ostida sinchkovlik bilan sinovdan o'tkaziladi. Biz mijozlar ehtiyojini qondirishga intilamiz va ishlab chiqarishimiz eng yuqori sifat kafolatini (masalan, ISO sertifikati) bajarish uchun tuzilgan.
- yuqori samaradorlik
- eng zamonaviy texnologiya
- ishonchlilik & mustahkamlik
- partiya & mos ravishda
- har qanday hajm uchun
- aqlli dasturiy ta'minot
- aqlli xususiyatlar (masalan, ma'lumotlarni protokollash)
- CIP (joyida toza)
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, uchuvchi va sanoat miqyosida ilovalar, dispersiya, emulsifikatsiya va ekstraktsiyani aralashtirish uchun yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi.
Adabiyot / Adabiyotlar
- Feng Zhang, Liaona She, Congying Jia, Xuexia He, Qi Li, Jie Sun, Zhibin Lei, Zong-Huai Liu (2020): Few-layer and large flake size borophene: preparation with solvothermal-assisted liquid phase exfoliation. RSC Advances 46, 2020.
- Simru Göktuna, Nevin Taşaltın (2021): Preparation and characterization of PANI: α borophene electrode for supercapacitors. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures,
Volume 134, 2021. - Chen, C., Lv, H., Zhang, P. et al. (2021): Synthesis of bilayer borophene. Nature Chemistry 2021.
- Haojian, Lin; Shi, Haodong;Wang, Zhen; Mu, Yuewen ; Li, Si-Dian; Zhao, Jijun; Guo, Jingwei ; Yang, Bing; Wu, Zhong-Shuai; Liu, Fei. (2021): Low-temperature Liquid Exfoliation of Milligram-scale Single Crystalline Few-layer β12-Borophene Sheets as Efficient Electrocatalysts for Lithium–Sulfur Batteries. 2021.
- Jinqian Hao; Guoan Tai; Jianxin Zhou; Rui Wang; Chuang Hou; Wanlin Guo (2020): Crystalline Semiconductor Boron Quantum Dots. ACS Applied Material Interfaces 12 (15), 2020. 17669–17675.
Bilishga arziydigan faktlar
borofen
Borofen - borning kristalli atom monoqatlami, ya'ni u borning ikki o'lchovli allotropi (shuningdek, bor nano varaqlari deb ataladi). Uning noyob fizik va kimyoviy xususiyatlari borofenni ko'plab sanoat ilovalari uchun qimmatbaho materialga aylantiradi.
Borofenning ajoyib fizik va kimyoviy xossalariga noyob mexanik, termal, elektron, optik va oʻta oʻtkazuvchan tomonlar kiradi.
Bu borofenni gidroksidi metall ionli batareyalar, Li-S batareyalari, vodorodni saqlash, superkondensator, kislorodni kamaytirish va evolyutsiya, shuningdek, CO2 elektroreduksiya reaktsiyalarida qo'llash uchun foydalanish imkoniyatlarini ochadi. Ayniqsa, yuqori qiziqish borofenga akkumulyatorlar uchun anod materiali va vodorod saqlash materiali sifatida kiradi. Yuqori nazariy o'ziga xos imkoniyatlar, elektron o'tkazuvchanlik va ionlarni tashish xususiyatlari tufayli borofen akkumulyatorlar uchun ajoyib anod materiali hisoblanadi. Vodorodning borofenga yuqori adsorbsion qobiliyati tufayli u vodorodni saqlash uchun katta imkoniyatlarni taqdim etadi - uning og'irligining 15% dan ortig'ini stroj qilish qobiliyati.
Vodorodni saqlash uchun borofen
Borning past atom massasi va H2 bilan o'zaro ta'sirini kuchaytiradigan sirtdagi gidroksidi metallarni bezash barqarorligi tufayli ikki o'lchovli (2D) bor asosidagi materiallar H2 saqlash muhiti sifatida katta e'tiborni tortmoqda. Yuqorida ta'riflanganidek, ultratovushli suyuqlik-fazali eksfoliatsiya yordamida osonlik bilan sintez qilinishi mumkin bo'lgan ikki o'lchovli borofen nano varaqlari metall atomlarining to'planishi sodir bo'lishi mumkin bo'lgan turli xil metall bezak atomlari uchun yaxshi yaqinlikni ko'rsatdi. Turli xil borofen polimorflarida Li, Na, Ca va Ti kabi turli xil metall bezaklardan foydalangan holda, 6 dan 15% gacha bo'lgan ta'sirchan H2 gravimetrik zichliklari olingan, bu AQSh Energetika Departamentining (DOE) bortda saqlash talablaridan oshib ketadi. og'irligi 6,5% H2. (Qarang: Habibiy va boshqalar, 2021)
Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.