超聲波分散在石墨烯制備中的作用

時間：2022-01-11作者：杭州功律超聲波設(shè)備有限公司瀏覽：361

超聲波分散是從石墨片或顆粒中生產(chǎn)石墨烯層的可靠方法。其他常見的分散技術(shù)（如球磨機、輥磨機或高剪切混合器）容易受到腐蝕性試劑和溶劑的使用的影響。超聲波分散技術(shù)可以很好地克服這個問題，有效地制備石墨烯材料。




超聲波石墨烯分散

超聲波分散會將石墨烯在液體中轉(zhuǎn)化為分散狀態(tài)，即由于超聲波振動的作用而對固體或流體進行精細或**細的超聲波研磨。由于在液體介質(zhì)中產(chǎn)生的超聲波場的特殊性，超聲波分散提供了高度分散均勻的化學(xué)純懸浮液（粒徑小于1μm）。

超聲制備石墨烯的原理

超聲制備石墨烯是基于空化效應(yīng)的，因此石墨烯內(nèi)部的**結(jié)構(gòu)不會被破壞。超聲波空化可以通過大功率超聲波產(chǎn)生高頻振幅。大功率超聲波可用于液體處理，如混合、乳化、分散和去團聚或研磨。當(dāng)液體以高強度超聲處理時，傳播到液體介質(zhì)中的聲波會引起交替的高壓（壓縮）和低壓（反射）循環(huán)，速率取決于頻率。在低壓循環(huán)中，高強度超聲波會在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。當(dāng)氣泡達到無法吸收能量的體積時，它們在高壓循環(huán)中劇烈坍塌。這種現(xiàn)象稱為氣蝕。




空穴現(xiàn)象

超聲波分散設(shè)備將高頻振動傳遞到液體中，并且施加這種機械應(yīng)力可以分離石墨烯顆粒的團聚。當(dāng)液體被超聲波處理時，傳播到液體介質(zhì)中的聲波導(dǎo)致高壓（壓縮）和低壓（反射）交替循環(huán)。液體中的超聲波空化可導(dǎo)致高達1000 km / h（約600 mph）的高速液體射流。這種射流在顆粒之間的高壓下擠壓液體，并將石墨烯彼此分離。較小的顆粒會隨著液體射流而加速并高速碰撞。高速碰撞產(chǎn)生的高強度沖擊波不斷作用在石墨體表面，石墨會反射并產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。當(dāng)大量微氣泡爆裂時，石墨片之間的拉伸應(yīng)力會不斷增加，石墨烯片會逐漸剝落。




石墨烯的去角質(zhì)和分散

如果要將石墨烯用作材料，首先必須將石墨烯均勻分散到配方中。由于石墨烯是疏水性的，因此在沒有表面活性劑或分散劑的情況下很難獲得高濃度的石墨烯分散體。




石墨烯納米片（GNP）可以通過大功率超聲波處理在溶劑中去除石墨來制成。超聲去角石墨烯可與生物聚合物官能化，得到水分散石墨烯。通過超聲波空化，合成的石墨烯可以進一步加工成穩(wěn)定的水基分散體。當(dāng)石墨烯納米混合成液體時，很容易團聚。超聲分散可以打破石墨烯在水中團聚和非水懸浮液，并能充分發(fā)揮納米材料的潛力。




氧化石墨烯是水溶性的，可以很容易地分散成穩(wěn)定的膠體。超聲波去角質(zhì)和分散是一種非常有效，快速且具有成本效益的方法，可以在工業(yè)規(guī)模上合成，分散和功能化氧化石墨烯。為了控制氧化石墨烯（GO）納米片的尺寸，剝落方法起著關(guān)鍵作用。由于其精確可控的工藝參數(shù)，超聲波剝離是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石墨烯和氧化石墨烯中應(yīng)用較廣泛的分層技術(shù)。




石墨烯

超聲波輔助液體去角質(zhì)

液體去角質(zhì)（LPE）是去除石墨烯薄片的有效方法。主要原理是在特定的溶劑或表面活性劑中加入石墨或氧化石墨作為原料，攪拌熱插層，形成石墨烯預(yù)處理液，然后利用大功率超聲波裝置發(fā)出的超聲波將石墨烯從石墨表面剝離。出來。




液相剝離法

超聲波輔助石墨烯剝落的主要影響因素是超聲波的空化和高剪切力。超聲波處理過程中的氣蝕導(dǎo)致分散在溶劑中的石墨被粉碎。超聲波的剪切力可以使溶劑形成微射流，沖擊石墨表面，促進石墨層之間的分離。




概括

大功率超聲系統(tǒng)可用于石墨烯和氧化石墨烯的剝離、分散和制備?？煽康某暡ㄌ幚砥骱?*的反應(yīng)器可以提供石墨烯加工所需的動力，并精確控制加工條件，從而使超聲波加工結(jié)果能夠精確地調(diào)整到所需的加工目標。




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• 詞條

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