Suvga asoslangan grafen peelingi
Ultrasonik eksfoliatsiya faqat toza suvdan foydalangan holda qattiq erituvchilardan foydalanmasdan bir necha qatlamli grafen ishlab chiqarish imkonini beradi. Yuqori quvvatli sonikatsiya qisqa vaqt ichida grafen varaqlarini delaminatsiya qiladi. Erituvchi moddalardan saqlanish grafenning eksfoliatsiyasini yashil, barqaror jarayonga aylantiradi.
Suyuq fazali eksfoliatsiya orqali grafen ishlab chiqarish
Grafen tijoriy ravishda suyuq fazali eksfoliatsiya deb ataladigan yo'l bilan ishlab chiqariladi. Grafenning suyuq fazali eksfoliatsiyasi zaharli, ekologik jihatdan zararli va qimmat erituvchilardan foydalanishni talab qiladi, ular kimyoviy oldindan ishlov berish yoki mexanik dispersiya texnikasi bilan birgalikda ishlatiladi. Grafen varaqlarining mexanik tarqalishi uchun ultratovush to'liq sanoat darajasida ko'p miqdorda yuqori sifatli grafen varaqlarini ishlab chiqarish uchun yuqori ishonchli, samarali va xavfsiz usul sifatida o'rnatildi. Qattiq erituvchilardan foydalanish har doim xarajatlar, ifloslanish, murakkab olib tashlash va yo'q qilish, xavfsizlik muammolari, shuningdek, atrof-muhit yuki bilan birga kelganligi sababli, toksik bo'lmagan va xavfsizroq alternativa sezilarli darajada foydalidir. Bir necha qatlamli grafen varaqlarini mexanik delaminatsiyalash uchun erituvchi sifatida suv va quvvatli ultratovush yordamida grafenni eksfoliatsiya qilish yashil grafen ishlab chiqarish uchun juda istiqbolli texnikadir.
Ko'pincha grafen nano varaqlarini tarqatish uchun suyuq faza sifatida ishlatiladigan umumiy erituvchilarga dimetil sulfoksid (DMSO), N, N-dimetilformamid (DMF), N-metil-2-pirolidon (NMP), tetrametilurea (TMU), tetrahidrofuran (THF) kiradi. ), propilen karbonataseton (PC), etanol va formamid.
Tijoriy miqyosda grafenni eksfoliatsiya qilishning uzoq muddatli o'rnatilgan usuli sifatida ultratovushlash past narxda yuqori sifatli yuqori toza grafen ishlab chiqarish imkonini beradi. Ultrasonik grafen eksfoliatsiyasi har qanday hajmga to'liq chiziqli bo'lishi mumkinligi sababli, yuqori sifatli grafen parchalarini ishlab chiqarish rentabelligi grafenni ommaviy ishlab chiqarish uchun osongina amalga oshirilishi mumkin.
UIP2000hdT 2 kVt quvvatli ultratovushli disperserdir grafen eksfoliatsiyasi va dispersiyasi uchun.
Suvdagi grafenning ultratovushli eksfoliatsiyasi
Tyurnina va boshqalar. (2020) amplituda va sonikatsiya intensivligining toza suv-grafit eritmalariga ta'sirini va natijada grafenning eksfoliatsiyasini o'rganib chiqdi. Tadqiqotda ular Hielscher UP200S (200W, 24kHz) dan foydalanganlar. Suv yordamida ultratovushli eksfoliatsiya bir necha qatlamli grafen delaminatsiyasi uchun bir bosqichli jarayon sifatida qo'llanildi. Ochiq stakan sonikatsiya o'rnatishda bir necha qatlamli grafen ishlab chiqarish uchun 2 soatlik qisqa ishlov berish etarli edi.
Suvdagi grafit parchasining sono-mexanik eksfoliatsiyasini aks ettiruvchi yuqori tezlikdagi (a dan f gacha) kadrlar ketma-ketligi UP200s yordamida, 3 mm sonotrodli 24 kHz ultrasonikator. O'qlar bo'linish joyini (eksfoliatsiyani) ko'rsatadi, ular bo'linishga kirib boradigan kavitatsiya pufakchalari.
© Tyurnina va boshqalar, 2020
Ultrasonik grafen eksfoliatsiyasini optimallashtirish
Tyurnina va boshqalar tomonidan ishlatiladigan ultratovushli o'rnatish. (2020) oqim rejimida yopiq ultratovushli reaktor yordamida samaraliroq va tezroq eksfoliatsiya uchun osongina optimallashtirilishi mumkin. Ultrasonik inline davolash barcha grafit xom ashyosini sezilarli darajada bir xilda ultratovush bilan davolash imkonini beradi: grafit / suv eritmasini to'g'ridan-to'g'ri ultratovushli kavitatsiyaning cheklangan maydoniga oziqlantirish, barcha grafit bir xilda soniklanadi, natijada yuqori sifatli grafen parchalari hosil bo'ladi.
Hielscher Ultrasonics tizimlari amplituda, vaqt / saqlash, energiya kiritish (Ws / ml), bosim va harorat kabi barcha muhim qayta ishlash parametrlarini aniq nazorat qilish imkonini beradi. Optimal ultratovush parametrlarini o'rnatish eng yuqori rentabellik, sifat va umumiy samaradorlikka olib keladi.
Ultrasonikatsiya qanday qilib grafenning eksfoliatsiyasiga yordam beradi
Yuqori quvvatli ultratovush to'lqinlari grafit kukuni va suv yoki har qanday hal qiluvchi eritmasiga birlashtirilganda, yuqori kesish, kuchli turbulentlik va yuqori bosim va harorat farqlari kabi sonomexanik kuchlar energiya talab qiladigan sharoitlarni yaratadi. Bu energiya talab qiladigan sharoitlar akustik kavitatsiya hodisasining natijasidir.
Bu yerda ultratovushli kavitatsiya haqida ko'proq o'qing!
Quvvatli ultratovush grafit kukunining kengayishini boshlaydi, chunki suyuqliklar grafitdan tashkil topgan grafen qatlamlari orasiga bosiladi. Ultrasonik kesish kuchlari grafenning bir varaqlarini ajratadi va ularni eritmada grafen parchalari sifatida tarqatadi. Suvdagi grafenning uzoq muddatli barqarorligini olish uchun sirt faol moddasi talab qilinadi.
Grafen eksfoliatsiyasining ultratovushli suyuqlik fazali eksfoliatsiyasi mexanizmi.
Tyurnina va boshqalar tomonidan o'rganish va rasm, 2021.
Grafen eksfoliatsiyasi uchun yuqori samarali ultratovush apparatlari
Hielscher ultrasonikatorlarining aqlli xususiyatlari ishonchli ishlash, takrorlanadigan natijalar va foydalanuvchilarga qulaylikni kafolatlash uchun mo'ljallangan. Operatsion sozlamalarga raqamli rangli sensorli displey va brauzerning masofadan boshqarish pulti orqali kirish mumkin bo'lgan intuitiv menyu orqali osongina kirish va terish mumkin. Shu sababli, aniq energiya, umumiy energiya, amplituda, vaqt, bosim va harorat kabi barcha ishlov berish shartlari avtomatik ravishda o'rnatilgan SD-kartada qayd etiladi. Bu sizga oldingi sonikatsiya ishlarini qayta ko'rib chiqish va solishtirish va grafenni eksfoliatsiya jarayonini eng yuqori samaradorlikka optimallashtirish imkonini beradi.
Hielscher Ultrasonics tizimlari butun dunyo bo'ylab yuqori sifatli grafen plitalari va grafen oksidlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Hielscher sanoat ultrasonikatorlari uzluksiz ishlashda yuqori amplitudalarni osongina ishlatishi mumkin (24/7/365). 200 mkm gacha bo'lgan amplitudalar standart sonotrodlar (ultratovushli zondlar / shoxlar va) bilan osongina doimiy ravishda yaratilishi mumkin. kaskatrodlarTM). Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud. Ularning mustahkamligi va kam texnik xizmat ko'rsatishi tufayli ultratovushli eksfoliatsiya tizimlari odatda og'ir ilovalar uchun va talabchan muhitlarda o'rnatiladi.
Grafenni tozalash uchun Hielscher ultratovushli protsessorlari allaqachon butun dunyo bo'ylab tijorat miqyosida o'rnatilgan. Grafen ishlab chiqarish jarayonini muhokama qilish uchun hozir biz bilan bog'laning! Bizning tajribali xodimlarimiz eksfoliatsiya jarayoni, ultratovushli tizimlar va narxlar haqida ko'proq ma'lumot berishdan xursand bo'lishadi!
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
| 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
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- 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.
Bilishga arziydigan faktlar
Grafen nima?
Grafen sp ning monoqatlamidir2-bog'langan uglerod atomlari. Grafen noyob material xususiyatlarini taqdim etadi, masalan, g'ayrioddiy katta o'ziga xos sirt maydoni (2620 m2g-1), Yang moduli 1 TPa va ichki quvvati 130 GPa bo'lgan yuqori mexanik xususiyatlar, juda yuqori elektron o'tkazuvchanlik (xona haroratida elektron harakatchanligi 2,5 × 105 sm).2 V-1s-1), juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi (3000 Vt m K dan yuqori).-1), eng muhim xususiyatlarni nomlash. Yuqori moddiy xususiyatlari tufayli grafen yuqori samarali batareyalar, yonilg'i xujayralari, quyosh batareyalari, superkondensatorlar, vodorod omborlari, elektromagnit qalqonlar va elektron qurilmalarni ishlab chiqish va ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, grafen ko'plab nanokompozitlar va kompozit materiallarga mustahkamlovchi qo'shimcha sifatida kiritilgan, masalan, polimerlar, keramika va metall matritsalarda. Yuqori o'tkazuvchanligi tufayli grafen o'tkazuvchan bo'yoqlar va siyohlarning muhim tarkibiy qismidir.
Kam xarajat bilan katta hajmlarda nuqsonsiz grafenni tez va xavfsiz ultratovush yordamida tayyorlash grafenni tobora ko'proq sohalarda qo'llashni kengaytirish imkonini beradi.
Grafen - bir atomli qalin uglerod qatlami bo'lib, uni grafenning bir qatlamli yoki 2D tuzilishi (bir qatlamli grafen = SLG) sifatida tavsiflash mumkin. Grafen favqulodda katta o'ziga xos sirt maydoniga va yuqori mexanik xususiyatlarga ega (Yang moduli 1 TPa va ichki quvvati 130 GPa), ajoyib elektron va issiqlik o'tkazuvchanligini, zaryad tashuvchining harakatchanligini, shaffofligini ta'minlaydi va gazlarni o'tkazmaydi. Ushbu moddiy xususiyatlar tufayli grafen kompozitlarga mustahkamlik, o'tkazuvchanlik va boshqalarni berish uchun mustahkamlovchi qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Grafenning xususiyatlarini boshqa materiallar bilan birlashtirish uchun grafen birikma ichiga tarqalishi kerak yoki yupqa qatlamli qoplama sifatida qo'llanilishi kerak. substrat ustiga.
Yuqori samarali ultratovush! Hielscherning mahsulot assortimenti ixcham laboratoriya ultratovush qurilmasidan to'liq sanoat ultratovush tizimlariga qadar to'liq spektrni o'z ichiga oladi.