Ултразвукова дисперсия на графен

Графенът е тънкият и твърд двуизмерен материал на света' съставен от един слой въглеродни атоми. Неговата много добра якост, гъвкавост, електрическа проводимост, топлопроводимост и оптични свойства играят важна роля в различни области. В естественото състояние няма еднослоен графен. Материалът обикновено съществува като триизмерен графит. Много е важно да се извлече еднослоен графен от графит.

Ултразвукова дисперсия на графен се нарича още ултразвукова ексфолиация на графен. Методът за намаляване на графитния оксид и ултразвуковите вибрации могат ефективно да увеличат разстоянието между слоевете графитен оксид. Графитният оксид с по-голямо разстояние между слоевете не само благоприятства вмъкването на други молекули, атоми и т.н. между слоевете за образуване на графитен оксид. Интеркалиращият композитен материал е лесен за ексфолиране в еднослоен графитен оксид, който поставя основата за по-нататъшното приготвяне на еднослоен графен.

Принцип на ултразвукова дисперсия

Ултразвукова дисперсия на графен е използването на ултразвукова кавитация за диспергиране на агломерирани частици. Суспензията от частици (течност) трябва да се преработи в свръхсилно звуково поле и да се обработи с подходяща ултразвукова амплитуда. При допълнителните ефекти на кавитация, висока температура, високо налягане, микро струи, силни вибрации и т.н., разстоянието между молекулите непрекъснато ще се увеличава, което в крайна сметка ще накара молекулите да се счупят и да образуват една молекулна структура. Този продукт е особено ефективен за диспергиране на наноматериали (като въглеродни нанотръби, графен, силициев диоксид и др.).

В природата има много графитни материали, а графитът с дебелина 1 мм съдържа около 3 милиона слоя графен. Еднослойният графит се нарича графен, който не съществува в свободно състояние и съществува под формата на графитни листове, ламинирани с множество слоеве графен. Тъй като междинната сила на графитния лист е слаба, тя може да се ексфолира слой по слой от външна сила, като по този начин се получава еднослоен графен с дебелина само на един въглероден атом.

Често използвани дисперсионни методи

1. Метод на микромеханичен пилинг

Използвайте лента, за да отлепите директно графеновите люспи от по-големите кристали и повторете процеса.

Когато материалът се втрива с пиролитичен графит, който е разширил или внесъл дефекти, на повърхността на насипния графит се получават подобни на люспи кристали, а подобни на люспи кристали съдържат еднослоен графен.

Недостатъци: Графенът има нисък добив, малка площ, трудно контролируем размер, ниска ефективност и не може да се приготвя в голям мащаб.

2. Метод на химическо отлагане на пари

Едно или повече съдържащи въглерод газообразни вещества (обикновено нисковъглеродни органични газове) се въвеждат във вакуумния реактор и съдържащият въглерод газ се разлага и карбонизира (обикновено нисковъглеродни органични газове) при висока температура. Процесът на отглеждане на въглероден елемент.

Недостатъци: Хексагоналната пчелна пита кристална структура на графен не може да бъде напълно графитизирана и качеството не е толкова добро, колкото метода на ексфолиране на микрокомпютъра. Високите разходи и строгите изисквания към оборудването ограничават мащабното производство на графен, а добавянето на катализатори намалява чистотата на графена.

3. Метод за растеж на кристална епитаксиална ориентация

Единият е да се отстрани Si чрез нагряване на монокристала 6H-SiC, като по този начин епитаксиално нараства графен на повърхността на кристала SiC. Графенът е в контакт със слоя Si и проводимостта на този графен се влияе от субстрата; другият е да се използва следната въглеродна съставка в металния монокристал, чрез високотемпературно отгряване под ултра висок вакуум, въглеродният елемент в метала е на повърхността на металния монокристал Графенът се утаява.

Недостатъци: Дебелината на графеновия филм е неравномерна и трудна за контролиране. Полученият графен е плътно залепен към основата и трудно се отлепва, което ще повлияе на характеристиките на графена. В същото време той трябва да расте при ултра-вакуум и високи температури. Условията са изключително взискателни, а изискванията към оборудването са високи. Не може да се постигне мащабна и контролируема подготовка на графен.

4. Метод за редукция на графитен оксид

Графеновият оксид обикновено се получава чрез окисляване на графит със силна киселина. Има три основни метода за получаване на графитен оксид: метод на Brodie, метод на Staudenmaier и метод на Hummers. Сред тях дисперсията на графен по метода на Хамърс изисква ултразвукова помощ.

Характеристики: Методът на Хамър дисперсия на графен: прост метод, кратък времеемък, голям преработвателен капацитет, безопасен и без замърсяване, той е често използван в момента.

5. Метод с помощта на ултразвук

Ултразвуковата графенова дисперсионна система използва ултразвуков метод на Хамърс за приготвяне на графенов оксид, който използва течност като среда и добавя високочестотни ултразвукови вибрации към течността. Тъй като ултразвукът е механична вълна, той не се абсорбира от молекулите и причинява вибрации на молекулите по време на разпространението. Под ефекта на кавитация, т.е. разстоянието между молекулите при допълнителните ефекти на висока температура, високо налягане, микро струи, силни вибрации и т.н., средното разстояние между молекулите се увеличава поради вибрацията, което в крайна сметка води до фрагментация на молекулите. Разстоянието между слоевете графитен оксид може да се увеличи по-ефективно и с увеличаването на ултразвуковата мощност, полученото разстояние на слоя графитен оксид има тенденция да се разширява.

Моменталното налягане, освободено от ултразвук, разрушава силата на ван дер Ваалс между графеновите слоеве, което затруднява агломерацията на графена заедно. Графитният оксид с голямо междуслойно разстояние е не само благоприятен за образуването на композитни материали за интеркалиране на графитен оксид чрез вмъкване на други молекули, атоми и др., Но също така е лесен за ексфолиране в еднослоен графитен оксид, поставяйки основата за по-нататъшна подготовка на еднослоен графен.

Ултразвуково дисперсионно оборудване може да се използва за графен, мастилни покрития и др. Дисперсия, хомогенизация; емулгиране на петрол; Обработка на екстракция на китайска медицина; раздробяване на клетки, баластна вода, дезинфекция; химически суровини за ускоряване на реакцията и т.н.