Priprema, piling i disperzija ultrazvuka i grafena (tablete)

Priprema, piling i disperzija ultrazvuka i grafena (tablete)

Priprema grafena ultrazvukom

Budući da su poznata posebna svojstva grafita, razvijeno je nekoliko metoda pripreme grafita. Uz kemijsku proizvodnju grafena iz grafen oksida u postupku u više koraka, potrebna su vrlo jaka oksidacijska i redukcijska sredstva. Osim toga, u usporedbi s grafenom dobivenim drugim metodama, grafen pripremljen u ovim teškim kemijskim uvjetima često sadrži veliki broj oštećenja čak i nakon smanjenja. Međutim, ultrazvuk je dokazana alternativa za proizvodnju velikih količina grafena visoke kvalitete. Istraživači su razvili malo drugačiji pristup pomoću ultrazvuka, ali općenito, proizvodnja grafena traje samo jedan korak.

Da biste dali primjer specifičnog procesa proizvodnje grafena: dodajte grafit smjesi razrijeđenih organskih kiselina, alkohola i vode, a zatim izložite smjesu ultrazvučnom zračenju. Ova kiselina djeluje kao "molekularni klin", odvajajući grafenski list od matičnog grafita. Ovim jednostavnim postupkom stvara se velika količina neisperziranog, visokokvalitetnog grafena dispergiranog u vodi.

Graphene eksfolira izravno

Ultrazvuk može proizvesti grafen u organskim otapalima, površinski aktivnim tvarima / vodenim otopinama ili ionskim tekućinama. To znači da se može izbjeći uporaba jakih oksidacijskih ili redukcijskih sredstava. Stankovich i sur. (2007) proizveo je grafen pilingom pod ultrazvukom. Ultrazvučni tretman taline grafen oksida u koncentraciji od 1 mg / ml. AFM slike pokazuju da uvijek postoje tanki listovi (1 nm) jednake debljine. U ovim dobrim uzorcima pilinga grafen oksida ne postoji grafen debljine veće od 1 nm ili manje od 1 nm. Zaključeno je da je pod tim uvjetima postignut potpuni piling grafen oksida kako bi se dobio jedan list grafen oksida.

Priprema listova grafen

U procesu proizvodnje pripreme nestehiometrijskih TiO2 grafen-nanokompozitnih materijala termičkom hidrolizom suspenzija s grafenskim nanosheetima i kompozitima titonijevog dioksida peroksida uspješno je pripremljen veliki broj čistih grafenskih listova. Čiste grafenske nanosheetine izrađene su od prirodnog grafita, koristeći polje kavitacije visokog intenziteta generirano u 5-barskom ultrazvučnom reaktoru pomoću ultrazvučnog procesora. Dobiveni list grafena ima visoku specifičnu površinu i jedinstvene elektroničke karakteristike, pa se može koristiti kao dobra podrška TiO2 za poboljšanje fotokatalitičke aktivnosti. Kvaliteta grafena dobivenog ultrazvukom mnogo je viša od grafena dobivenog Hummer-ovom metodom, u kojem se grafit odvaja i oksidira. Budući da se fizički uvjeti u ultrazvučnom reaktoru mogu kontrolirati, a grafen kao koncentracija dopanta može varirati u rasponu od 1-0,001%, grafen se može proizvesti u kontinuiranom sustavu komercijalne razmjere.

Ultrazvučni tretman grafen oksida

Postupak pripreme sloja grafen oksida (GO) korištenjem ultrazvučnog zračenja. Dvadeset i pet miligrama praha grafen oksida suspendirano je u 200 mililitara deionizirane vode. Nejednakom smeđom suspenzijom dobivena je miješanjem. Rezultirajuća suspenzija ultrazvučna je (30 minuta, 1,3 × 105 J), a nakon sušenja (373 K) pripravljen je sonik grafen oksid. FTIR spektri pokazali su da ultrazvučni tretman ne mijenja funkcionalne skupine grafen oksida.

Funkcionalizacija listova grafen

Xu i Suslick (2011) opisuju jednosatnu metodu za pripremu polistirenskog funkcionalnog grafita. U svojim istraživanjima koristili su grafitne pahuljice i stiren kao osnovne materijale. Ultrazvučnom obradom grafitnih pahuljica u stirenu (reaktivni monomer), ultrazvučno zračenje uzrokuje da se grafitne pahuljice mehanički i kemijski oljušte u pojedinačne i nekoliko slojeva pahuljica grafen. Istodobno je postignuta i funkcionalizacija grafen pahuljica i polistirenskih lanaca. Isti postupak funkcionalizacije može se izvesti i s drugim kompozitnim vinil monomerama na osnovi grafena.

Priprema karbona od ugljikovog nanoa

Ugljični nanokoljesi slični su višezidnim ugljikovim nanocijevima. Razlika od višezidnih ugljikovih nanocjevčica je otvorena i potpuna dostupnost unutarnje površine drugim molekulama. Vlažna kemijska sinteza provodi se ugradnjom grafita i kalija, pilingom u vodi i soniranjem koloidne suspenzije. Ultrazvučno potpomognuto valjanje jednoslojnog filma grafen u ugljikove nanocjevčice (slika 3), učinkovitost pretvorbe iznosi čak 80%, zbog čega je proizvodnja nanocjevčica vruća točka za komercijalne primjene.