Tổng hợp Borophene siêu âm trên quy mô công nghiệp

Borophene, một dẫn xuất cấu trúc nano hai chiều của boron, có thể được tổng hợp hiệu quả thông qua tẩy tế bào chết siêu âm dễ dãi và chi phí thấp. Tẩy tế bào chết giai đoạn lỏng siêu âm có thể được sử dụng để sản xuất một lượng lớn các tấm nano borophene chất lượng cao. Kỹ thuật tẩy tế bào chết siêu âm được sử dụng rộng rãi để sản xuất vật liệu nano 2D (ví dụ: graphene) và nổi tiếng với những lợi thế của tấm nano chất lượng cao, năng suất cao, hoạt động nhanh chóng và dễ dãi, cũng như hiệu quả tổng thể.

Phương pháp tẩy tế bào chết siêu âm để chuẩn bị Borophene

Máy siêu âm loại đầu dò là phương pháp ưa thích để tẩy tế bào chết borophene hiệu quả.Tẩy tế bào chết pha lỏng điều khiển bằng siêu âm được sử dụng rộng rãi để chuẩn bị các tấm nano 2D từ các tiền chất số lượng lớn khác nhau bao gồm than chì (graphene), boron (borophene) trong số những người khác. So với kỹ thuật tẩy da chết hóa học, tẩy da chết pha lỏng hỗ trợ siêu âm được coi là chiến lược hứa hẹn hơn để chuẩn bị các cấu trúc nano 0D và 2D như các chấm lượng tử boron (BQDs) và borophene. (xem. Wang et al., 2021)
Sơ đồ còn lại cho thấy quá trình tẩy da chết chất lỏng nhiệt độ thấp siêu âm của các tấm borophene vài lớp 2D. (Nghiên cứu và hình ảnh: ©Lin et al., 2021.)

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Lò phản ứng siêu âm để tẩy tế bào chết borophene quy mô lớn. Lò phản ứng bằng thép không gỉ được trang bị một máy siêu âm công nghiệp 2000 watt mạnh mẽ (20kHz).

Lò phản ứng sonochemical được trang bị lò phản ứng Bộ xử lý siêu âm công nghiệp 2000 watt UIP2000hdT để tẩy da chết borophene quy mô lớn.

Nghiên cứu trường hợp về tẩy tế bào chết Borophene siêu âm

Việc tẩy tế bào chết và delamination bằng siêu âm điện trong quy trình pha lỏng đã được nghiên cứu rộng rãi và áp dụng thành công cho borophene và các dẫn xuất boron khác như chấm lượng tử boron, boron nitride hoặc magiê diboride.

α-Borophene

Trong nghiên cứu được thực hiện bởi Göktuna và Taşaltın (2021), α borophene đã được chuẩn bị thông qua tẩy da chết siêu âm dễ dãi và chi phí thấp. Các tấm nano borophene tổng hợp siêu âm thể hiện cấu trúc tinh thể borophene α.
Giao thức: 100 mg vi hạt boron đã được sonicated trong 100 ml DMF tại 200 W (ví dụ, sử dụng UP200St với S26d14) cho 4h trong một nitơ (N2) cabin điều khiển dòng chảy để ngăn ngừa oxy hóa trong quá trình tẩy tế bào chết pha lỏng siêu âm. Dung dịch của các hạt boron tẩy tế bào chết được ly tâm với 5000 vòng / phút và 12.000 vòng / phút trong 15 phút tương ứng, sau đó borophene được thu thập cẩn thận và sấy khô trong môi trường xung quanh chân không trong 4h ở 50ºC. (xem Göktuna và Taşaltın, 2021)

Các bước xử lý tẩy tế bào chết borophene bằng kỹ thuật khử trùng siêu âm

Hình minh họa sơ đồ của borophene với một vài lớp tẩy tế bào chết bởi quá trình điều trị solvothermal hỗ trợ siêu âm đầu dò.
Nghiên cứu và hình ảnh: ©Zhang et al., 2020

Ít lớp Borophene

Zhang et al. (2020) báo cáo một kỹ thuật tẩy tế bào chết pha lỏng acetone solvothermal, cho phép sản xuất borophene chất lượng cao với kích thước ngang lớn. Sử dụng tác dụng sưng của acetone, tiền chất bột boron lần đầu tiên được wetted trong acetone. Sau đó, tiền chất boron ướt sũng được xử lý thêm bằng acetone ở 200ºC, tiếp theo là sonication với một sonicator kiểu đầu dò ở 225 W cho 4h. Borophene với một vài lớp boron và kích thước ngang lên đến 5,05 mm cuối cùng đã thu được. Kỹ thuật tẩy tế bào chết pha lỏng hỗ trợ acetone solvothermal có thể được sử dụng để chuẩn bị các tấm nano boron với kích thước ngang lớn và chất lượng cao. (xem: Zhang et al., 2020)
Khi mô hình XRD của borophene tẩy tế bào chết siêu âm được so sánh với tiền chất boron số lượng lớn, một mô hình XRD tương tự có thể được quan sát thấy. Hầu hết các đỉnh nhiễu xạ chính có thể được lập chỉ mục cho boron b-rhombohedral, cho thấy cấu trúc tinh thể gần như được bảo tồn trước và sau khi điều trị tẩy da chết.

Borophene tẩy tế bào chết bằng siêu âm

Hình ảnh SEM với độ phân giải thấp (a) và độ phân giải cao (b) của borophene với một vài lớp thu được bằng cách tẩy da chết solvothermal hỗ trợ siêu âm trong acetone
Nghiên cứu và hình ảnh: ©Zhang et al., 2020

Quá trình tẩy da chết siêu âm của borophene bảo tồn cấu trúc tinh thể của nó.

Các mẫu XRD (a) và quang phổ Raman (b) của boron số lượng lớn không được điều trị và borophene với một vài lớp thu được bằng cách thăm dò siêu âm hỗ trợ tẩy da chết solvothermal.
Nghiên cứu và hình ảnh: ©Zhang et al., 2020

Tổng hợp sonochemical của Boron Quantum Dots

Hao et al. (2020) đã chuẩn bị thành công các chấm lượng tử boron bán dẫn quy mô lớn và đồng đều (BQDs) từ bột boron mở rộng trong acetonitrile, một dung môi hữu cơ cực cao, sử dụng bộ siêu âm loại đầu dò mạnh mẽ (ví dụ: UP400St, UIP500hdT hoặc là UIP1000hdT). Các chấm lượng tử boron tổng hợp với kích thước bên 2,46 ±0,4 nm và độ dày 2,81 ±0,5 nm.
Giao thức: Trong một chế phẩm điển hình của các chấm lượng tử boron, 30 mg bột boron lần đầu tiên được thêm vào bình ba cổ và sau đó 15 mL acetonitrile được thêm vào chai trước quá trình siêu âm. Việc tẩy tế bào chết được thực hiện ở công suất đầu ra 400 W (ví dụ: sử dụng UIP500hdT), tần số 20kHz và thời gian siêu âm 60 phút. Để tránh quá nóng dung dịch trong quá trình siêu âm, làm mát bằng cách sử dụng bồn tắm nước đá hoặc máy làm lạnh trong phòng thí nghiệm đã được áp dụng cho nhiệt độ không đổi. Dung dịch kết quả được ly tâm tại 1500 vòng / phút trong 60 phút. Supernatant chứa các chấm lượng tử boron được chiết xuất nhẹ nhàng. Tất cả các thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng. (xem. Hao et al., 2020)
Trong nghiên cứu của Wang et al. (2021), nhà nghiên cứu cũng chuẩn bị các chấm lượng tử boron bằng cách sử dụng kỹ thuật tẩy tế bào chết pha lỏng siêu âm. Họ thu được chấm lượng tử boron đơn biệt với sự phân bố kích thước hẹp, khả năng phân tán tuyệt vời, độ ổn định cao trong dung dịch IPA và huỳnh quang hai ảnh.

Các chấm lượng tử boron tổng hợp siêu âm.

Hình ảnh TEM và sự phân bố đường kính tương ứng của BQD được chuẩn bị trong các điều kiện siêu âm khác nhau. (a) Hình ảnh TEM của BQDs-2 được tổng hợp ở 400 W cho 2 h. (b) Hình ảnh TEM của BQDs-3 được tổng hợp ở 550 W cho 1 h. (c) Hình ảnh TEM của BQDs-3 được tổng hợp ở 400 W cho 4 h. (d) Phân bố đường kính của các chấm lượng tử thu được từ (a). (e) Phân bố đường kính của các chấm lượng tử thu được từ (b). (f) Phân bố đường kính của các chấm lượng tử thu được từ (c).
Nghiên cứu và hình ảnh: ©Hao et al., 2020

Tẩy tế bào chết siêu âm của Biểu nano Magnesium Diboride

Quá trình tẩy tế bào chết được thực hiện bằng cách đình chỉ 450mg magiê diboride
(MgB2) bột (khoảng 100 kích thước lưới / 149 micron) trong 150 ml nước và tiếp xúc với siêu âm trong 30 phút. Việc tẩy tế bào chết siêu âm có thể được thực hiện với một máy siêu âm kiểu đầu dò như UP200Ht hoặc là UP400St với biên độ 30% và chế độ chu kỳ 10 giây xung bật/ tắt. Tẩy da chết siêu âm dẫn đến hệ thống treo màu đen tối. Màu đen có thể được quy cho màu của bột MgB2 nguyên sơ.

Máy siêu âm UP200St (200W) tẩy tế bào chết borophene trong acetonitril

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Tẩy tế bào chết graphene siêu âm trong nước

Một chuỗi tốc độ cao (từ a đến f) của các khung hình minh họa tẩy da chết cơ học sono của một mảnh than chì trong nước bằng cách sử dụng UP200S, máy siêu âm 200W với sonotrode 3mm. Mũi tên cho thấy vị trí tách (tẩy tế bào chết) với bong bóng cavitation thâm nhập vào sự phân chia.
© Tyurnina et al. 2020

Máy siêu âm mạnh mẽ cho tẩy tế bào chết Borophene ở mọi quy mô

Máy siêu âm Hielscher có thể được điều khiển từ xa thông qua điều khiển trình duyệt. Các thông số sonication có thể được theo dõi và điều chỉnh chính xác theo yêu cầu quy trình.Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối máy siêu âm mạnh mẽ và đáng tin cậy ở mọi kích thước. Từ các thiết bị siêu âm trong phòng thí nghiệm nhỏ gọn đến đầu dò siêu âm công nghiệp và lò phản ứng, Hielscher có hệ thống siêu âm lý tưởng cho quá trình của bạn. Với kinh nghiệm lâu năm trong các ứng dụng như tổng hợp và phân tán vật liệu nano, đội ngũ nhân viên được đào tạo tốt của chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn thiết lập phù hợp nhất cho các yêu cầu ypour. Bộ xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher được gọi là ngựa làm việc đáng tin cậy trong các cơ sở công nghiệp. Có khả năng cung cấp biên độ rất cao, máy siêu âm Hielscher là lý tưởng cho các ứng dụng hiệu suất cao như borophene hoặc tẩy tế bào chết graphene cũng như phân tán vật liệu nano. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn.
Tất cả các thiết bị được thiết kế và sản xuất tại trụ sở chính của chúng tôi ở Đức. Trước khi giao hàng cho khách hàng, mọi thiết bị siêu âm đều được kiểm tra cẩn thận dưới tải đầy đủ. Chúng tôi phấn đấu cho sự hài lòng của khách hàng và sản xuất của chúng tôi được cấu trúc để đáp ứng đảm bảo chất lượng cao nhất (ví dụ: chứng nhận ISO).

Tại sao Hielscher Ultrasonics?

  • hiệu quả cao
  • Công nghệ tiên tiến
  • Độ tin cậy & Mạnh mẽ
  • Lô & Inline
  • cho bất kỳ ổ đĩa nào
  • phần mềm thông minh
  • các tính năng thông minh (ví dụ: giao thức dữ liệu)
  • CIP (sạch tại chỗ)

Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:

batch Khối lượng Tốc độ dòng Thiết bị khuyến nghị
1 đến 500ml 10 đến 200mL / phút UP100H
10 đến 2000mL 20 đến 400mL / phút UP200Ht, UP400St
0.1 đến 20L 00,2 đến 4L / phút UIP2000hdT
10 đến 100L 2 đến 10L / phút UIP4000hdT
N.A. 10 đến 100L / phút UIP16000
N.A. lớn hơn Cụm UIP16000

Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!

Yêu cầu thêm thông tin

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây để yêu cầu thêm thông tin về bộ vi xử lý siêu âm, ứng dụng và giá cả. Chúng tôi sẽ vui mừng để thảo luận về quá trình của bạn với bạn và để cung cấp cho bạn một hệ thống siêu âm đáp ứng yêu cầu của bạn!










Homogenizers siêu âm cao cắt được sử dụng trong phòng thí nghiệm, bench-top, thí điểm và chế biến công nghiệp.

Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.



Văn học/tài liệu tham khảo

Sự kiện đáng biết

Borophene

Borophene là một lớp đơn nguyên tử tinh thể của boron, tức là, nó là một allotrope hai chiều của boron (còn được gọi là boron nanosheet). Đặc điểm vật lý và hóa học độc đáo của nó biến borophene thành một vật liệu có giá trị cho nhiều ứng dụng công nghiệp.
Các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt của Borophene bao gồm các khía cạnh cơ học, nhiệt, điện tử, quang học và siêu dẫn độc đáo.
Điều này mở ra khả năng sử dụng borophene cho các ứng dụng trong pin ion kim loại kiềm, pin Li-S, lưu trữ hydro, siêu tụ điện, giảm oxy và tiến hóa, cũng như phản ứng điện tín CO2. Đặc biệt quan tâm cao đi vào borophene như một vật liệu anode cho pin và như vật liệu lưu trữ hydro. Do công suất đặc hiệu lý thuyết cao, độ dẫn điện tử và tính chất vận chuyển ion, borophene đủ điều kiện là vật liệu cực dương tuyệt vời cho pin. Do khả năng hấp phụ cao của hydro đối với borophene, nó cung cấp tiềm năng lớn cho việc lưu trữ hydro - với khả năng nhấp nháy trên 15% trọng lượng của nó.

Borophene để lưu trữ hydro

Các vật liệu dựa trên boron hai chiều (2D) đang nhận được nhiều sự chú ý như phương tiện lưu trữ H2 do khối lượng nguyên tử thấp của boron và sự ổn định của việc trang trí kim loại kiềm trên bề mặt, giúp tăng cường tương tác với H2. Các tấm nano borophene hai chiều, có thể dễ dàng tổng hợp bằng cách sử dụng tẩy da chết pha lỏng siêu âm như mô tả ở trên, đã cho thấy một mối quan hệ tốt đối với các nguyên tử trang trí kim loại khác nhau, trong đó cụm các nguyên tử kim loại có thể xảy ra. Sử dụng nhiều đồ trang trí kim loại, chẳng hạn như Li, Na, Ca và Ti trên các đa hình borophene khác nhau, mật độ hấp dẫn H2 ấn tượng đã thu được từ 6 đến 15 wt %, vượt quá yêu cầu của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) để lưu trữ trên tàu là 6,5wt% H2. (xem. Habibi et al., 2021)


Siêu âm hiệu suất cao! Phạm vi sản phẩm của Hielscher bao gồm toàn bộ quang phổ từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên các đơn vị băng ghế dự bị đến các hệ thống siêu âm công nghiệp đầy đủ.

Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ Phòng thí nghiệm đến kích thước công nghiệp.