Ultrasonik yordam grafen dispersiyasi
Ultrasonik grafen dispersiyasi
Grafen bu uglerod atomlarining bir qatlamidan tashkil topgan dunyodagi&# 39 ingichka va qattiq ikki o'lchovli materialdir. Uning juda yaxshi kuchi, egiluvchanligi, elektr o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi va optik xususiyatlari turli sohalarda muhim rol o'ynaydi. Tabiiy holatda bir qavatli grafen mavjud emas. Materiallar odatda uch o'lchovli grafit sifatida mavjud. Grafitdan bitta qatlamli grafenni ajratib olish juda muhimdir.
Grafenning ultratovush dispersiyasiga ultratovushli grafen eksfoliatsiyasi ham deyiladi. Grafit oksidini kamaytirish usuli va ultratovushli tebranish grafit oksidi qatlamlari oralig'ini samarali ravishda oshirishi mumkin. Qatlam oralig'i kattaroq bo'lgan grafit oksidi nafaqat grafit oksidi hosil qilish uchun qatlamlar orasiga boshqa molekulalar, atomlar va boshqalarni kiritishda yordam beradi. bitta qatlamli grafenni keyingi tayyorlash.
Ultrasonik dispersiya printsipi
Ultrasonik grafen dispersiyasi - bu aglomeratsiyalangan zarralarni tarqatish uchun ultratovushli kavitatsiyadan foydalanish. Qayta ishlash uchun zarracha suspenziyasini (suyuqlik) o'ta kuchli tovush maydoniga qo'yish va uni tegishli ultratovush amplituda ishlov berish kerak. Kavitatsiya, yuqori harorat, yuqori bosim, mikro reaktivlar, kuchli tebranish va hokazolarning qo'shimcha ta'sirida molekulalar orasidagi masofa doimiy ravishda oshib boradi, natijada bu molekulalarning parchalanishiga va bitta molekulyar strukturani hosil bo'lishiga olib keladi. Ushbu mahsulot, ayniqsa, nanomateriallarni (uglerod nanotubalari, grafen, kremniy dioksid va boshqalarni) tarqatish uchun samarali hisoblanadi.
Tabiatda grafit materiallari juda ko'p va qalinligi 1 mm grafitda taxminan 3 million qatlam grafen mavjud. Bir qatlamli grafit grafen deb ataladi, u erkin holatda mavjud emas va u grafenning ko'p qatlamlari bilan laminatlangan grafit varaqalari shaklida mavjud. Grafit qatlamining qatlamlararo kuchi zaif bo'lganligi sababli, uni tashqi kuch bilan qatlam-qatlam qilib puflash mumkin va shu bilan qalinligi faqat bitta uglerod atomiga teng bo'lgan bitta grafen olinadi.
Odatda ishlatiladigan dispersiya usullari
1. Mikromekanik piling usuli
Tasmani ishlating, to'g'ridan-to'g'ri kattaroq kristallardan grafen zarralarini tozalang va jarayonni takrorlang.
Kengaytirilgan yoki nuqsonlarni keltirib chiqargan pirolitik grafit bilan materialni ishqalashda katta grafit yuzasida gilakka o'xshash kristallar hosil bo'ladi va gevrekka o'xshash kristallar bir qavatli grafenni o'z ichiga oladi.
Kamchiliklari: Grafen past rentabellikga ega, kichik maydonga ega, o'lchamini boshqarish qiyin, samaradorligi past va uni keng miqyosda tayyorlash mumkin emas.
2. Bug'larni kimyoviy cho'ktirish usuli
Bir yoki bir nechta uglerod o'z ichiga olgan gazsimon moddalar (odatda kam uglerodli organik gazlar) vakuum reaktoriga kiritiladi va uglerod o'z ichiga olgan gaz parchalanadi va yuqori haroratda (odatda kam uglerodli organik gazlar). Uglerod elementini etishtirish jarayoni.
Kamchiliklari: Grafenning olti burchakli ko'plab chuqurchalar kristalli tuzilishini to'liq grafitlash mumkin emas va sifati mikrokompyuterlarni eksfoliatsiya qilish usuli kabi yaxshi emas. Yuqori narx va uskunalarga bo'lgan qat'iy talablar grafenni keng miqyosda ishlab chiqarishni cheklaydi va katalizatorlar qo'shilishi grafen tozaligini pasaytiradi.
3. Kristal epitaksial yo'nalishni o'sish usuli
Ulardan biri 6H-SiC kristalini qizdirish orqali Si ni yo'q qilish va shu bilan SiC kristalining yuzasida grafenni epitaksial ravishda ko'paytirishdir. Grafen Si qatlami bilan aloqa qiladi va bu grafenning o'tkazuvchanligiga substrat ta'sir qiladi; ikkinchisi - ultra yuqori vakuum ostida yuqori haroratli tavlanish orqali metalning yagona kristalidagi iz uglerod komponentidan foydalanish, metall tarkibidagi uglerod elementi bitta kristall yuzasida Grafen cho'kindi.
Kamchiliklari: Grafen plyonkasining qalinligi notekis va uni boshqarish qiyin. Yaratilgan grafen substratga mahkam yopishtirilgan va uni tozalash qiyin, bu grafenning xususiyatlariga ta'sir qiladi. Shu bilan birga, u ultra vakuum va yuqori harorat sharoitida o'sishi kerak. Shartlar o'ta talabchan va jihozlarga talablar yuqori. Grafenni keng ko'lamli va boshqariladigan tayyorlashga erishib bo'lmaydi.
4. Grafit oksidini qaytarish usuli
Grafen oksidi odatda grafitni kuchli kislota bilan oksidlash orqali olinadi. Grafit oksidini tayyorlashning uchta asosiy usuli mavjud: Brodi usuli, Staudenmaier usuli va Hummers usuli. Ular orasida Gummers usuli grafen dispersiyasi ultratovush yordamini talab qiladi.
Xususiyatlari: Hummers usuli grafen dispersiyasi: oddiy usul, qisqa vaqtni talab qiladigan, katta hajmdagi qayta ishlash quvvati, xavfsiz va ifloslanishsiz, hozirgi kunda bu keng tarqalgan.
5. Ultratovush yordamida usul
Ultrasonik grafen dispersiyasi tizimida suyuqlikni vosita sifatida ishlatadigan va suyuqlikka yuqori chastotali ultratovush tebranishini qo'shadigan grafen oksidi tayyorlash uchun ultratovushli Hummers usuli qo'llaniladi. Ultratovush mexanik to'lqin bo'lgani uchun u molekulalar tomonidan so'rilmaydi va tarqalish paytida molekulalarning tebranishini keltirib chiqaradi. Kavitatsion ta'sir ostida, ya'ni yuqori harorat, yuqori bosim, mikro reaktivlar, kuchli tebranish va hokazolarning qo'shimcha ta'sirida molekulalar orasidagi masofa tebranish tufayli molekulalar orasidagi o'rtacha masofa ortadi va bu oxir-oqibat parchalanishga olib keladi. molekulalar. Grafit oksidi qatlamlari oralig'ini yanada samarali oshirish mumkin va ultratovush quvvatining oshishi bilan olingan grafit oksidi qatlamlari oralig'i kengayishga intiladi.
Ultratovush yordamida chiqarilgan bir lahzali bosim, grafen qatlamlari orasidagi van der Vaals kuchini yo'q qiladi, bu esa grafenning birgalikda aglomeratlanishini qiyinlashtiradi. Qatlamlararo intervalgacha katta bo'lgan grafit oksidi nafaqat boshqa molekulalarni, atomlarni va boshqalarni kiritish orqali grafit oksidi interkalatsiyalashgan kompozitsion materiallarni hosil qilish uchun foydali bo'ladi, balki ularni bir qatlamli grafit oksidida puflab olish ham oson bo'ladi, bu esa ularni keyingi tayyorlash uchun asos yaratadi. bitta qatlamli grafen.
Ultrasonik dispersiya uskunalari grafen, siyoh qoplamalari va boshqalar dispersiyasi, bir hil holga keltirish uchun ishlatilishi mumkin; neft emulsifikatsiyasi; Xitoy tibbiyotini ekstraktsiyasini qayta ishlash; hujayra, balast suvini maydalash, dezinfektsiyalashni davolash; reaktsiyani tezlashtirish uchun kimyoviy xom ashyo va boshqalar.
