Grafeni ultrasonik homojenizatör makinesi ile nasıl dağıtılır?

Grafen ultrasonik homojenizatör makinesi ile nasıl dağıtılır?

Grafitin özel özellikleri bilindiğinden, hazırlanması için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Çok aşamalı bir işlemde grafen oksitten grafen üretimine ek olarak, çok güçlü oksitleyici ve indirgeyici maddeler gereklidir. Ayrıca, bu sert kimyasal koşullar altında hazırlanan grafen, diğer yöntemlerden elde edilen grafene kıyasla, indirgeme işleminden sonra bile çok sayıda kusur içermektedir. Ancak ultrason, yüksek kaliteli grafen üretilebilen kanıtlanmış bir alternatif yöntemdir. Araştırmacılar tarafından geliştirilen ultrason yöntemleri biraz farklılık gösterir, ancak genel olarak grafen üretimi tek bir adımda tamamlanabilir.

01 Grafenin Doğrudan Eksfoliasyonu
Ultrason, grafeni organik çözücülerde, yüzey aktif madde/sularda veya iyonik sıvılarda hazırlayabilir. Bu, güçlü oksitleyici veya indirgeyici maddelerin kullanımından kaçınılabileceği anlamına gelir. Stankovich ve ark. (2007), ultrason altında eksfoliasyon yoluyla grafen üretti. 1mg/ml konsantrasyonda grafen oksit çözeltisinin ultrasonik tedavisi, AFM görüntüleri her zaman tek tip kalınlığa (1nm) sahip pullar olduğunu gösterir ve bu iyi grafen oksit eksfoliasyon örneklerinde 1nm'den daha kalın veya 1nm'den daha ince grafen pulları yoktur. Bu koşullar altında, tek grafen oksit pulları elde etmek için grafen oksitin tam eksfoliasyonunun sağlandığı sonucuna varılmıştır.

02 Ultrasonik grafen tedavisi...

Belirli bir grafen üretim sürecine örnek vermek gerekirse: Grafit, seyreltik organik asit, alkol ve su karışımına eklenir ve daha sonra karışım ultrasonik radyasyona maruz bırakılır. Asit, grafen tabakalarını ana grafitten ayırmak için bir "moleküler kama" görevi görür. Bu basit işlemle, suda dağılmış, yüksek kalitede, dağılmamış büyük miktarda grafen üretilir.

03 Grafen Tabakalarının Hazırlanması
Stoikiometrik olmayan TiO2 grafen nanokompozitlerin üretim sürecinde, grafen nanosheetleri ve titanyum dioksit peroksit komplekslerinin süspansiyonunun termal olarak hidrolize edilmesiyle büyük miktarda saf grafen tabakası başarıyla hazırlanmıştır. Saf grafen nanosheetleri, 5 bar basınçta yüksek basınçlı bir ultrasonik reaktörde bir ultrasonik işlemci tarafından üretilen yüksek yoğunluklu bir kavitasyon alanında doğal grafitten yapılmıştır. Elde edilen grafen tabakaları, yüksek bir özgül yüzey alanına ve benzersiz elektronik özelliklere sahiptir ve TiO2 için iyi bir taşıyıcı olarak kullanılabilir ve fotokatalitik aktiviteyi iyileştirir. Ultrasonik olarak hazırlanan grafenin kalitesi, grafitin eksfoliye edildiği ve oksitlendiği Hummer yöntemiyle elde edilenden çok daha yüksektir. Ultrasonik reaktörün içindeki fiziksel koşullar hassas bir şekilde kontrol edilebildiğinden ve grafen konsantrasyonunun bir katkı maddesi olarak %1-0.001 aralığında değişeceği varsayıldığında, grafen ticari ölçekte sürekli bir sistemde üretmek mümkündür.

04 Grafen oksitin ultrasonik tedavisi
Ultrasonik ışınlama kullanılarak grafen oksit (GO) katmanlarının hazırlanma süreci. Yirmi beş miligram grafen oksit tozu, 200 mililitre deiyonize suda süspanse edildi. Karıştırılarak heterojen bir kahverengi süspansiyon elde edildi. Elde edilen süspansiyon ultrasonik olarak (30 dakika, 1.3×105J) tedavi edildi ve kurutulduktan sonra (373K), ultrasonik olarak işlenmiş grafen oksit hazırlandı. FTIR spektroskopisi, ultrasonik tedavinin grafen oksitin fonksiyonel gruplarını değiştirmediğini gösterdi.

05 Grafen tabakalarının fonksiyonelleştirilmesi
Xu ve Suslick (2011), polistiren fonksiyonelleştirilmiş grafitin hazırlanması için tek aşamalı bir yöntem tanımlamıştır. Çalışmalarında, temel ham madde olarak grafit pulları ve stiren kullandılar. Grafit pullarının stirende (reaktif monomer) ultrasonikleştirilmesiyle, ultrasonik ışınlama, grafit pullarının tek katmanlı ve birkaç katmanlı grafen pullarına mekanokimyasal eksfoliasyonuna yol açtı. Aynı zamanda, grafen tabakalarının polistiren zincirleri ile fonksiyonelleştirilmesi sağlandı. Aynı fonksiyonelleştirme işlemi, diğer grafen bazlı kompozit malzemeler vinil monomerleri ile de gerçekleştirilebilir.

06 Karbon Nanoskrollerin Hazırlanması
Karbon nanoskroller, çok duvarlı karbon nanotüplere benzer. Çok duvarlı karbon nanotüplerle farkı, açık uçları ve iç yüzeyin diğer moleküllere tam erişilebilirliğidir. Grafitin potasyum ile ara katmanlaşması, suda eksfoliasyon ve kolloidal süspansiyonun ultrasonik tedavisi ile ıslak kimyasal olarak sentezlenirler. Grafen monokatmanlarının karbon nanotüplere ultrason destekli yuvarlanması, %80'e varan bir dönüşüm verimiyle, nanotüplerin üretimini ticari uygulamalar için sıcak bir konu haline getirmektedir.

07 Grafen Dispersiyonları
Grafen ve grafen oksitin dağılım derecesi, grafenin ve özel özelliklerinin tam potansiyelini kullanmak için son derece önemlidir. Grafen kontrollü koşullar altında dağılmazsa, grafen dağılımının polidispersitesi, grafenin özellikleri yapısal parametrelerine göre değiştiğinden, bir cihaza dahil edildikten sonra öngörülemez veya ideal olmayan etkilere yol açabilir. Sonikasyon, katmanlar arası kuvvetleri zayıflatabilen ve önemli işleme parametrelerinin hassas kontrolünü sağlayan kanıtlanmış bir tedavi yöntemidir. "Tipik olarak tek katmanlı tabakalar halinde eksfoliye edilen grafen oksit (GO) için, ana polidispersite zorluklarından biri, pulların yanal alanındaki varyasyondan kaynaklanmaktadır. Grafen beslemesi ve sonikasyon koşulları değiştirilerek, GO'nun ortalama yanal boyutu 400nm'den 20μm'ye kaydırılabilir. Grafenin ultrasonik dağılımının, ince ve hatta kolloidal bulamaçlar üretmek için birçok çalışmada gösterildiği kanıtlanmıştır."