Ultrasoon ondersteunde grafeendispersie
Ultrasone grafeendispersie
Grafeen is 's werelds dun en hard tweedimensionaal materiaal dat bestaat uit een enkele laag koolstofatomen. De zeer goede sterkte, flexibiliteit, elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en optische eigenschappen spelen een belangrijke rol op verschillende gebieden. Er is geen enkellaags grafeen in de natuurlijke staat. Het materiaal bestaat over het algemeen als driedimensionaal grafiet. Het is erg belangrijk om enkellaags grafeen uit grafiet te extraheren.
Ultrasone grafeendispersie wordt ook wel ultrasone grafeen-exfoliatie genoemd. De grafietoxidereductiemethode en ultrasone trillingen kunnen de grafietoxidelaagafstand effectief vergroten. Grafietoxide met een grotere laagafstand is niet alleen bevorderlijk voor het inbrengen van andere moleculen, atomen, enz. tussen de lagen om grafietoxide te vormen. Het intercalatiecomposietmateriaal kan gemakkelijk worden geëxfolieerd tot enkellaags grafietoxide, dat de basis legt voor de verdere bereiding van enkellaags grafeen.
Principe van ultrasone dispersie:
Ultrasone grafeendispersie is het gebruik van ultrasone cavitatie om geagglomereerde deeltjes te verspreiden. Het is om de te verwerken deeltjessuspensie (vloeistof) in een supersterk geluidsveld te brengen en te verwerken met een geschikte ultrasone amplitude. Onder de bijkomende effecten van cavitatie, hoge temperatuur, hoge druk, microjets, sterke trillingen, enz., zal de afstand tussen moleculen continu toenemen, waardoor de moleculen uiteindelijk zullen breken en een enkele moleculaire structuur zullen vormen. Dit product is vooral effectief voor het dispergeren van nanomaterialen (zoals koolstofnanobuizen, grafeen, siliciumdioxide, enz.).
Er zijn veel grafietmaterialen in de natuur en grafiet met een dikte van 1 mm bevat ongeveer 3 miljoen lagen grafeen. Enkellaags grafiet wordt grafeen genoemd, dat niet in de vrije staat bestaat, en het bestaat in de vorm van grafietplaten die zijn gelamineerd met meerdere lagen grafeen. Omdat de tussenlaagkracht van het grafietvel zwak is, kan het laag voor laag worden geëxfolieerd door externe kracht, waardoor een enkellaags grafeen wordt verkregen met een dikte van slechts één koolstofatoom.
Veelgebruikte dispersiemethoden
1. Micromechanische peelingmethode
Gebruik tape om de grafeenvlokken direct van de grotere kristallen te pellen en herhaal het proces.
Wanneer een materiaal wordt ingewreven met pyrolytisch grafiet dat is geëxpandeerd of defecten heeft geïntroduceerd, worden vlokachtige kristallen geproduceerd op het oppervlak van bulkgrafiet en bevatten de vlokachtige kristallen enkellaags grafeen.
Nadelen: grafeen heeft een lage opbrengst, een klein oppervlak, moeilijk te controleren grootte, een laag rendement en kan niet op grote schaal worden bereid.
2. Methode voor chemische dampafzetting:
Een of meer koolstofbevattende gasvormige stoffen (meestal koolstofarme organische gassen) worden in de vacuümreactor gebracht en het koolstofbevattende gas wordt ontleed en verkoold (meestal koolstofarme organische gassen) bij een hoge temperatuur. Het proces van het kweken van een koolstofelement.
Nadelen: de hexagonale honingraatkristalstructuur van grafeen kan niet volledig worden gegrafitiseerd en de kwaliteit is niet zo goed als de microcomputer-exfoliatiemethode. De hoge kosten en strikte apparatuurvereisten beperken de grootschalige productie van grafeen en de toevoeging van katalysatoren vermindert de grafeenzuiverheid.
3. Kristal epitaxiale oriëntatie groeimethode:
Een daarvan is om Si te verwijderen door het eenkristal 6H-SiC te verwarmen, waardoor grafeen epitaxiaal op het oppervlak van het SiC-kristal groeit. Het grafeen staat in contact met de Si-laag en de geleidbaarheid van dit grafeen wordt beïnvloed door het substraat; de andere is om de sporenkoolstofcomponent in het metalen eenkristal te gebruiken, door gloeien bij hoge temperatuur onder ultrahoog vacuüm, het koolstofelement in het metaal op het oppervlak van het metalen eenkristal Grafeen wordt geprecipiteerd.
Nadelen: De dikte van de grafeenfilm is ongelijk en moeilijk te controleren. Het gegenereerde grafeen hecht zich stevig aan het substraat en is moeilijk af te pellen, wat de eigenschappen van het grafeen beïnvloedt. Tegelijkertijd moet het groeien onder ultravacuüm en hoge temperaturen. De omstandigheden zijn extreem veeleisend en de apparatuurvereisten zijn hoog. Grootschalige en controleerbare bereiding van grafeen kan niet worden bereikt.
4. Methode voor reductie van grafietoxide:
Grafeenoxide wordt over het algemeen verkregen door oxidatie van grafiet met sterk zuur. Er zijn drie hoofdmethoden voor het bereiden van grafietoxide: Brodie-methode, Staudenmaier-methode en Hummers-methode. Onder hen vereist de Hummers-methode voor grafeendispersie ultrasone hulp.
Kenmerken: Hummers-methode grafeendispersie: eenvoudige methode, korte tijdrovend, grote verwerkingscapaciteit, veilig en vrij van vervuiling, het is momenteel een veelgebruikte methode.
5. Ultrasone ondersteunde methode:
Ultrasoon grafeendispersiesysteem maakt gebruik van ultrasoon ondersteunde Hummers-methode om grafeenoxide te bereiden, dat vloeistof als medium gebruikt en hoogfrequente ultrasone trillingen aan de vloeistof toevoegt. Omdat ultrageluid een mechanische golf is, wordt het niet geabsorbeerd door moleculen en veroorzaakt het trillingen van moleculen tijdens de voortplanting. Onder het cavitatie-effect, dat wil zeggen de afstand tussen moleculen onder de aanvullende effecten van hoge temperatuur, hoge druk, microstralen, sterke trillingen, enz., neemt de gemiddelde afstand tussen moleculen toe als gevolg van de trillingen, wat uiteindelijk leidt tot de fragmentatie van de moleculen. De afstand tussen de grafietoxidelagen kan effectiever worden vergroot, en met de toename van het ultrasone vermogen heeft de verkregen afstand tussen de grafietoxidelagen de neiging om uit te zetten.
De momentane druk die vrijkomt door ultrageluid vernietigt de van der Waals-kracht tussen de grafeenlagen, waardoor het moeilijker wordt voor grafeen om samen te agglomereren. Grafietoxide met een grote tussenlaagafstand is niet alleen gunstig voor de vorming van grafietoxide-intercalatiecomposietmaterialen door andere moleculen, atomen, enz. enkellaags grafeen.
Ultrasone dispersieapparatuur kan worden gebruikt voor grafeen, inktcoatings, enz. Dispersie, homogenisatiebehandeling; petroleum emulgering; Chinese geneeskunde extractie verwerking; cel, ballastwater verpletteren, desinfectie behandeling; chemische grondstoffen om de reactie enzovoort te versnellen.
