Tẩy da chết Graphene gốc nước
Tẩy da chết siêu âm cho phép sản xuất Graphene ít lớp mà không cần sử dụng dung môi khắc nghiệt chỉ sử dụng nước tinh khiết. Sonication công suất cao delaminates tấm Graphene trong một điều trị ngắn. Việc tránh dung môi biến tẩy da chết Graphene trong một quá trình xanh, bền vững.
Sản xuất Graphene thông qua tẩy da chết pha lỏng
Graphene được sản xuất thương mại thông qua cái gọi là tẩy da chết pha lỏng. Tẩy da chết pha lỏng của Graphene đòi hỏi phải sử dụng các dung môi độc hại, có hại cho môi trường và đắt tiền, được sử dụng làm tiền xử lý hóa học hoặc kết hợp với / với kỹ thuật phân tán cơ học. Đối với phân tán cơ học của các tấm Graphene, ultrasonication đã được thiết lập như là kỹ thuật rất đáng tin cậy, hiệu quả và an toàn để sản xuất tấm Graphene chất lượng cao với số lượng lớn ở cấp độ công nghiệp đầy đủ. Vì việc sử dụng dung môi khắc nghiệt luôn đi kèm với chi phí, ô nhiễm, loại bỏ và xử lý phức tạp, mối quan tâm về an toàn cũng như gánh nặng môi trường, một sự thay thế không độc hại và an toàn hơn là thuận lợi đáng kể. Do đó, tẩy da chết Graphene sử dụng nước làm dung môi và siêu âm điện để phân tách cơ học của một vài lớp tấm Graphene do đó là một kỹ thuật rất hứa hẹn cho một sản xuất Graphene màu xanh lá cây.
Các dung môi phổ biến, thường được sử dụng làm pha lỏng để phân tán nanosheet Graphene, bao gồm Dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Tetramethylurea (TMU), Tetrahydrofuran (THF), propylene carbonateacetone (PC), ethanol và formamide.
Là một kỹ thuật đã được thiết lập lâu dài cho tẩy da chết Graphene trên quy mô thương mại, ultrasonication cho phép sản xuất Graphene chất lượng cao có độ tinh khiết cao với chi phí thấp. Khi tẩy da chết Graphene siêu âm có thể được thu nhỏ hoàn toàn tuyến tính với bất kỳ khối lượng nào, năng suất sản xuất của vảy Graphene chất lượng cao có thể dễ dàng thực hiện để sản xuất hàng loạt Graphene.
Các UIP2000hdT là một 2kW mạnh mẽ siêu âm phân tán cho Graphene tẩy da chết và phân tán.
Tẩy da chết siêu âm Graphene trong nước
Tyurnina et al. (2020) điều tra ảnh hưởng của biên độ và cường độ sonication trên các giải pháp nước-than chì tinh khiết và tẩy da chết Graphene kết quả. Trong nghiên cứu, họ đã sử dụng hielscher UP200S (200W, 24kHz). Tẩy da chết siêu âm bằng nước được áp dụng như một quá trình bước duy nhất cho một vài lớp graphene phân tách. Một điều trị ngắn 2h là đủ để sản xuất graphene vài lớp trong một thiết lập sonication cốc mở.
Một chuỗi tốc độ cao (từ a đến f) của các khung hình minh họa tẩy da chết cơ học sono của một vảy than chì trong nước bằng cách sử dụng UP200s, một ultrasonicator 24 kHz với sonotrode 3 mm. Mũi tên cho thấy nơi tách (tẩy da chết) với bong bóng cavitation thâm nhập vào sự phân chia.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)
Tối ưu hóa tẩy da chết Graphene siêu âm
Thiết lập siêu âm được sử dụng bởi Tyurnina et al. (2020) có thể dễ dàng tối ưu hóa cho hiệu quả hơn và tẩy da chết nhanh hơn bằng cách sử dụng lò phản ứng siêu âm kín trong chế độ dòng chảy qua. Điều trị nội tuyến siêu âm cho phép điều trị siêu âm đồng đều hơn đáng kể của tất cả các nguyên liệu than chì: cho ăn dung dịch than chì / nước trực tiếp vào không gian hạn chế của cavitation siêu âm, tất cả than chì trở nên sonicated đồng đều dẫn đến năng suất cao của mảnh Graphene chất lượng cao.
Hệ thống Hielscher Ultrasonics cho phép kiểm soát chính xác tất cả các thông số xử lý quan trọng như biên độ, thời gian / duy trì, đầu vào năng lượng (Ws / mL), áp suất và nhiệt độ. Thiết lập các thông số siêu âm tối ưu dẫn đến năng suất cao nhất, chất lượng và hiệu quả tổng thể.
Làm thế nào để Ultrasonication thúc đẩy tẩy da chết Graphene
Khi sóng siêu âm công suất cao được kết hợp thành một bùn bột than chì và nước hoặc bất kỳ dung môi, lực sonomechanical như cắt cao, nhiễu loạn dữ dội và áp suất cao và chênh lệch nhiệt độ tạo ra điều kiện năng lượng-cường độ cao. Những điều kiện năng lượng-cường độ cao là kết quả của hiện tượng cavitation âm thanh. Đọc thêm về cavitation siêu âm ở đây!
Siêu âm điện bắt đầu mở rộng bột than chì, vì chất lỏng được ép giữa các lớp Graphene, trong đó than chì được cấu tạo. Các lực cắt siêu âm phân tách các tấm graphene duy nhất và phân tán chúng dưới dạng mảnh Graphene trong dung dịch. Để có được sự ổn định lâu dài của Graphene trong nước, cần có chất hoạt động bề mặt.
Mechnism của tẩy tế bào chết pha lỏng siêu âm của tẩy tế bào chết graphene.
Nghiên cứu và hình ảnh của Tyurnina et al., 2021.
Ultrasonicators hiệu suất cao cho Graphene tẩy da chết
Các tính năng thông minh của Ultrasonicators Hielscher được thiết kế để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy, kết quả tái sản xuất và thân thiện với người dùng. Cài đặt hoạt động có thể dễ dàng truy cập và quay số thông qua menu trực quan, có thể được truy cập thông qua màn hình cảm ứng màu kỹ thuật số và điều khiển từ xa của trình duyệt. Do đó, tất cả các điều kiện xử lý như năng lượng ròng, tổng năng lượng, biên độ, thời gian, áp suất và nhiệt độ được tự động ghi lại trên thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn sửa đổi và so sánh các lần chạy sonication trước đó và tối ưu hóa quá trình tẩy da chết Graphene để đạt hiệu quả cao nhất.
Hệ thống Ultrasonics Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới để sản xuất tấm Graphene chất lượng cao và oxit Graphene. Ultrasonicators công nghiệp Hielscher có thể dễ dàng chạy biên độ cao trong hoạt động liên tục (24/7/365). Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng được tạo ra liên tục với sonotrodes tiêu chuẩn (đầu dò / sừng siêu âm và cascatrodesTm). Đối với biên độ thậm chí cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Do sự mạnh mẽ và bảo trì thấp của họ, hệ thống tẩy da chết siêu âm của chúng tôi thường được cài đặt cho các ứng dụng nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Bộ vi xử lý siêu âm Hielscher cho tẩy da chết Graphene đã được cài đặt trên toàn thế giới trên quy mô thương mại. Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để thảo luận về quy trình sản xuất Graphene của bạn! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ rất vui khi chia sẻ thêm thông tin về quá trình tẩy da chết, hệ thống siêu âm và giá cả!
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!
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
- 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.
Sự kiện đáng biết
graphene
Graphene là một lớp đơn của SP2-Các nguyên tử cacbon ngoại quan. Graphene cung cấp các đặc tính vật liệu độc đáo như một diện tích bề mặt cụ thể lớn đặc biệt (2620 m2G-1), tính chất cơ học vượt trội với mô đun của một Young của 1 TPa và một sức mạnh nội tại của 130 GPa, một độ dẫn điện tử rất cao (phòng-tính di động electron nhiệt của 2,5 × 105 cm2 V-1S-1), dẫn nhiệt rất cao (trên 3000 W m K-1), để đặt tên cho các thuộc tính quan trọng nhất. Do tính chất vật liệu cao cấp của nó, graphene được sử dụng rất nhiều trong việc phát triển và sản xuất pin hiệu suất cao, các tế bào nhiên liệu, các tế bào năng lượng mặt trời, siêu tụ, kho hydro, khiên điện từ và các thiết bị điện tử. Hơn nữa, graphene được tích hợp vào nhiều chất nanocomposites và vật liệu composite như phụ gia tăng cường, ví dụ như trong polyme, gốm và ma trận kim loại. Do độ dẫn điện cao, Graphene là một thành phần quan trọng của Sơn dẫn điện và mực.
Các nhanh chóng và an toàn chuẩn bị siêu âm của Graphene miễn phí với khối lượng lớn với chi phí thấp cho phép mở rộng các ứng dụng của Graphene cho ngành công nghiệp nhiều hơn và nhiều hơn nữa.
Graphene là một lớp cacbon dày một nguyên tử, có thể được mô tả như là một cấu trúc lớp đơn hoặc 2D của Graphene (một lớp Graphene = SLG). Graphene có một diện tích bề mặt cụ thể cực lớn và tính chất cơ học cao cấp (mô đun của Young là 1 TPa và sức mạnh nội tại của 130 GPa), cung cấp độ dẫn điện tử và nhiệt lớn, tính di động của tàu sân bay, tính minh bạch, và là không thể thấm vào khí. Do các đặc tính vật liệu này, graphene được sử dụng như tăng cường phụ gia để cung cấp cho composite sức mạnh của nó, độ dẫn điện, vv. Để kết hợp các đặc tính của Graphene với các vật liệu khác, Graphene phải được phân tán vào các hợp chất hoặc được áp dụng như một lớp phủ màng mỏng lên một bề mặt.
Ultrasonics hiệu suất cao! Phạm vi sản phẩm của Hielscher bao gồm toàn bộ quang phổ từ ultrasonicator phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên các đơn vị băng ghế dự bị hàng đầu đến các hệ thống siêu âm công nghiệp đầy đủ.