Ultraljudsassisterad grafendispersion
Ultraljud grafendispersion
Grafen är världens' s tunna och hårda tvådimensionella material som består av ett enda lager kolatomer. Dess mycket goda hållfasthet, flexibilitet, elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga och optiska egenskaper spelar en viktig roll inom olika områden. Det finns ingen grafik i ett lager i naturligt tillstånd. Materialet finns i allmänhet som tredimensionell grafit. Det är mycket viktigt att extrahera enskiktsgrafen från grafit.
Ultraljud grafendispersion kallas också ultraljud grafen exfoliering. Grafitoxidreduktionsmetoden och ultraljudsvibrationer kan effektivt öka avståndet mellan grafitoxidskikt. Grafitoxid med större skiktavstånd bidrar inte bara till införandet av andra molekyler, atomer etc. mellan skikten för att bilda grafitoxid. Interkaleringskompositmaterialet är lätt att exfoliera till enskiktsgrafitoxid, som lägger grunden för den ytterligare beredningen av enkelskikt grafen.
Principen för ultraljudsspridning
Ultraljudgrafendispersion är användningen av ultraljudskavitation för att sprida agglomererade partiklar. Det är att sätta partikelsuspensionen (flytande) som ska bearbetas till ett superstarkt ljudfält och bearbeta den med en lämplig ultraljudamplitud. Under de ytterligare effekterna av kavitation, hög temperatur, högt tryck, mikrostrålar, stark vibration etc. kommer avståndet mellan molekyler att öka kontinuerligt, vilket så småningom kommer att få molekylerna att bryta och bilda en enda molekylär struktur. Denna produkt är särskilt effektiv för att sprida nanomaterial (som kolnanorör, grafen, kiseldioxid etc.).
Det finns många grafitmaterial i naturen, och grafit med en tjocklek på 1 mm innehåller cirka 3 miljoner lager grafen. Enskiktsgrafit kallas grafen, som inte existerar i fritt tillstånd, och den finns i form av grafitark laminerade med flera lager grafen. Eftersom grafikarkets mellanlagerkraft är svag kan den exfolieras lager för lager med extern kraft, varigenom en enkelskiktsgrafen med en tjocklek på endast en kolatom erhålls.
Vanligt använda dispersionsmetoder
1. Mikromekanisk skalningsmetod
Använd tejp för att direkt dra av grafenflingorna från de större kristallerna och upprepa processen.
När ett material gnuggas med pyrolytisk grafit som har expanderat eller infört defekter, produceras flingliknande kristaller på ytan av bulkgrafit, och de flingliknande kristallerna innehåller enskiktsgrafen.
Nackdelar: Grafen har lågt utbyte, liten yta, svår att kontrollera storlek, låg effektivitet och kan inte beredas i stor skala.
2. Kemisk ångavsättningsmetod
En eller flera kolhaltiga gasformiga ämnen (vanligtvis organiska gaser med låg kolhalt) införs i vakuumreaktorn och den kolinnehållande gasen sönderdelas och karboniseras (vanligtvis organiska gaser med låg kolhalt) vid hög temperatur. Processen med att odla ett kolelement.
Nackdelar: Den sexkantiga bikakekristallstrukturen i grafen kan inte grafitiseras helt och kvaliteten är inte lika bra som mikrodatorns exfolieringsmetod. De höga kostnaderna och de strikta kraven på utrustning begränsar storskalig produktion av grafen, och tillsatsen av katalysatorer minskar grafenens renhet.
3. Tillväxtmetod för epitaxiell kristallorientering
Det ena är att avlägsna Si genom att värma den enkla kristallen 6H-SiC och därigenom växa grafen epitaxiellt på ytan av SiC-kristallen. Grafen är i kontakt med Si-skiktet, och ledningsförmågan hos denna grafen påverkas av substratet; den andra är att använda spårkolkomponenten i metallens enkristall, genom högtemperaturglödgning under ultrahögt vakuum, kolelementet i metallen är på ytan av metallens enkristall Grafen fälls ut.
Nackdelar: Tjockleken på grafenfilmen är ojämn och svår att kontrollera. Den genererade grafen vidhäftas tätt till substratet och är svår att dra av, vilket påverkar grafenens egenskaper. Samtidigt måste den växa under extremt vakuum och höga temperaturförhållanden. Förhållandena är extremt krävande och utrustningskraven är höga. Storskalig och kontrollerbar framställning av grafen kan inte uppnås.
4. Grafitoxidreduktionsmetod
Grafenoxid erhålls i allmänhet genom oxidation av grafit med stark syra. Det finns tre huvudmetoder för framställning av grafitoxid: Brodie-metoden, Staudenmaier-metoden och Hummers-metoden. Bland dem kräver Hummers-metoden grafendispersion ultraljudshjälp.
Funktioner: Hummers-metoden grafenspridning: enkel metod, kort tidskrävande, stor bearbetningskapacitet, säker och föroreningsfri, det är en vanligt förekommande för närvarande.
5. Ultraljudassisterad metod
Ultraljudsgrafenspridningssystem använder ultraljudsassisterad Hummers-metod för att bereda grafenoxid, som använder vätska som medium och adderar högfrekvent ultraljudsvibration till vätskan. Eftersom ultraljud är en mekanisk våg absorberas den inte av molekyler och orsakar molekylvibrationer under förökning. Under kavitationseffekten, det vill säga avståndet mellan molekyler under de extra effekterna av hög temperatur, högt tryck, mikrostrålar, stark vibration etc. ökar medelavståndet mellan molekyler på grund av vibrationen, vilket så småningom leder till fragmenteringen av molekylerna. Avståndet mellan grafitoxidskikt kan ökas mer effektivt och med ökningen av ultraljudskraft tenderar det erhållna avståndet mellan grafitoxidskikt att expandera.
Det momentana trycket som frigörs genom ultraljud förstör van der Waals-kraften mellan grafenskikten, vilket gör det svårare för grafen att agglomerera tillsammans. Grafitoxid med ett stort mellanlageravstånd är inte bara fördelaktigt för bildandet av grafitoxidkompositmaterial genom insättning av andra molekyler, atomer etc., utan också lätt att exfolieras i en-skikts grafitoxid, vilket lägger grunden för ytterligare beredning av enkelskikt grafen.
Ultraljudsdispersionsutrustning kan användas för grafen, bläckbeläggningar etc. dispersion, homogeniseringsbehandling; petroleumemulgering; Bearbetning av utvinning av kinesisk medicin; cell, krossning av ballastvatten, desinfektionsbehandling; kemiska råvaror för att påskynda reaktionen och så vidare.
