Ultragarso ir grafeno (tablečių) paruošimas, lupimas ir dispersija

Ultragarso ir grafeno (tablečių) paruošimas, lupimas ir dispersija

Grafeno paruošimas ultragarsu

Kadangi žinomos ypatingos grafito savybės, buvo sukurti keli grafito paruošimo būdai. Be cheminio grafeno gamybos iš grafeno oksido daugiapakopiame procese, reikalingi labai stiprūs oksidatoriai ir reduktoriai. Be to, palyginti su grafenu, gautu iš kitų metodų, tokiose atšiauriose cheminėse sąlygose paruoštas grafenas dažnai turi daug trūkumų, net ir sumažinus. Tačiau ultragarsas yra įrodyta alternatyva gaminti didelius kiekius aukštos kokybės grafeno. Tyrėjai, naudodami ultragarsą, sukūrė šiek tiek kitokį požiūrį, tačiau apskritai grafeno gamyba trunka tik vieną žingsnį.

Norėdami pateikti konkretaus grafeno gamybos proceso pavyzdį: į praskiestų organinių rūgščių, alkoholių ir vandens mišinį įpilkite grafito, tada mišinį veikite ultragarsu. Ši rūgštis veikia kaip „molekulinis pleištas“, atskirianti grafeno lakštą nuo pirminio grafito. Vykstant šiam paprastam procesui, gaunamas didelis kiekis netirpaus, aukštos kokybės grafeno, disperguoto vandenyje.

Grafenas eksfoliuoja tiesiogiai

Ultragarsas gali gaminti grafeną organiniuose tirpikliuose, paviršiaus aktyviosiose medžiagose / vandeniniuose tirpaluose arba joniniuose skysčiuose. Tai reiškia, kad galima išvengti stiprių oksidatorių ar reduktorių naudojimo. Stankovičius ir kt. (2007) pagamino grafeną eksfoliacijos būdu ultragarsu. 1 mg / ml koncentracijos grafeno oksido lydalo apdorojimas ultragarsu. AFM vaizdai rodo, kad visada yra plonos (1 nm) vienodo storio lakštai. Šių gerų grafeno oksido lupimo mėginių nėra nė vieno grafeno, kurio storis didesnis nei 1 nm ar mažesnis nei 1 nm. Buvo padaryta išvada, kad tokiomis sąlygomis buvo gautas visiškas grafeno oksido eksfoliacija, norint gauti vieną grafeno oksido lakštą.

Grafeno lakštų paruošimas

Gaminant nestechiometrines TiO2 grafeno nanokompozitines medžiagas termiškai hidrolizuojant suspensijas su grafeno nanosėkliais ir titano dioksido peroksido kompozitais, buvo sėkmingai paruošta daugybė gryno grafeno lakštų. Gryno grafeno nanoskopai yra pagaminti iš natūralaus grafito, naudojant didelio intensyvumo kavitacijos lauką, sukuriamą 5 bar aukšto slėgio ultragarsiniame reaktoriuje, naudojant ultragarso procesorių. Gautas grafeno lapas turi didelį specifinį paviršiaus plotą ir unikalias elektronines charakteristikas, todėl gali būti naudojamas kaip gera atrama TiO2, siekiant pagerinti fotokatalitinį aktyvumą. Grafeno, paruošto ultragarsu, kokybė yra daug aukštesnė nei grafeno, gauto Hummero metodu, kuriame grafitas yra pašalinamas ir oksiduojamas. Kadangi fizikines sąlygas ultragarso reaktoriuje galima kontroliuoti, o grafeno, kaip pagalbinių medžiagų, koncentracija gali kisti nuo 1 iki 0,001%, grafeną galima gaminti nenutrūkstamoje komercinio masto sistemoje.

Grafeno oksido apdorojimas ultragarsu

Grafeno oksido (GO) sluoksnio paruošimo procesas naudojant ultragarsinę spinduliuotę. Dvidešimt penki miligramai grafeno oksido miltelių buvo suspenduoti 200 mililitrų dejonizuoto vandens. Maišant gaunama nelygi ruda suspensija. Gauta suspensija buvo ultragarsu apdorota (30 min., 1,3 x 105 J), o po džiovinimo (373 K) buvo paruoštas sonifikuotas grafeno oksidas. FTIR spektrai parodė, kad ultragarsinis gydymas nepakeitė grafeno oksido funkcinių grupių.

Grafeno lakštų funkcionalizavimas

Xu ir Suslick (2011) aprašo vieno žingsnio metodą, kaip paruošti polistireno funkcionalizuotą grafitą. Atlikdami tyrimus, jie naudojo grafito dribsnius ir stireną kaip pagrindines medžiagas. Ultragarsiniu būdu apdorojus stireno (reaktyviojo monomero) grafito dribsnius, ultragarso spinduliuote grafito dribsniai mechaniškai ir chemiškai nulupami į vieną ir kelis grafeno dribsnių sluoksnius. Tuo pačiu metu buvo pasiektas ir grafeno dribsnių bei polistireno grandinių funkcionalizavimas. Tas pats funkcionalizacijos procesas gali būti atliekamas ir su kitais grafeno pagrindu pagamintais sudėtiniais vinilo monomerais.

Anglies nano ritinių paruošimas

Anglies nanocooliai yra panašūs į daugiasienius anglies nanovamzdelius. Skirtumas nuo daugiasienių anglies nanovamzdelių yra tai, kad vidinis paviršius yra visiškai atviras kitoms molekulėms. Šlapioji cheminė sintezė atliekama įterpiant grafitą ir kalį, nusausinant juos vandenyje ir ultragarsu apdorojant koloidinę suspensiją. Vienkartinės grafeno plėvelės valcavimas ultragarsu į anglies nanovamzdelius (3 pav.), Konversijos efektyvumas siekia 80%, todėl nanovamzdelių gamyba yra karšta vieta komerciniams tikslams.