2025-06-27
วิธีการกระจายกราฟีนด้วยเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก?
เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของกราไฟต์เป็นที่รู้จักกันดี จึงได้มีการพัฒนาวิธีการเตรียมหลายวิธี นอกเหนือจากการผลิตกราฟีนทางเคมีจากกราฟีนออกไซด์ในกระบวนการหลายขั้นตอนแล้ว ยังต้องใช้สารออกซิไดซ์และรีดิวซ์ที่แรงมาก นอกจากนี้ กราฟีนที่เตรียมภายใต้สภาวะทางเคมีที่รุนแรงเหล่านี้มักจะมีข้อบกพร่องจำนวนมากแม้หลังจากลดลงเมื่อเทียบกับกราฟีนที่ได้จากวิธีการอื่นๆ อย่างไรก็ตาม อัลตราซาวนด์เป็นวิธีการทางเลือกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งสามารถผลิตกราฟีนคุณภาพสูงได้ในปริมาณมาก วิธีการที่นักวิจัยพัฒนาขึ้นโดยใช้อัลตราซาวนด์มีความแตกต่างกันเล็กน้อย แต่โดยทั่วไป การผลิตกราฟีนสามารถทำได้ในขั้นตอนเดียวเท่านั้น
01 การลอกกราฟีนโดยตรง
อัลตราซาวนด์สามารถเตรียมกราฟีนในตัวทำละลายอินทรีย์ สารลดแรงตึงผิว/สารละลายน้ำ หรือของเหลวไอออนิกได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถหลีกเลี่ยงการใช้สารออกซิไดซ์หรือรีดิวซ์ที่แรงได้ Stankovich และคณะ (2007) ผลิตกราฟีนโดยการลอกภายใต้อัลตราซาวนด์ การบำบัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงของสารละลายกราฟีนออกไซด์ที่มีความเข้มข้น 1 มก./มล. ภาพ AFM แสดงให้เห็นว่ามีเกล็ดที่มีความหนาสม่ำเสมอ (1 นาโนเมตร) เสมอ และไม่มีเกล็ดกราฟีนที่มีความหนามากกว่า 1 นาโนเมตร หรือน้อยกว่า 1 นาโนเมตรในตัวอย่างการลอกกราฟีนออกไซด์ที่ดีเหล่านี้ สรุปได้ว่าภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การลอกกราฟีนออกไซด์อย่างสมบูรณ์เพื่อให้ได้เกล็ดกราฟีนออกไซด์เดี่ยวๆ นั้นทำได้สำเร็จ
02 การบำบัดกราฟีนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง...
เพื่อให้ตัวอย่างของกระบวนการผลิตกราฟีนเฉพาะ: กราไฟต์ถูกเติมลงในส่วนผสมของกรดอินทรีย์เจือจาง แอลกอฮอล์ และน้ำ จากนั้นส่วนผสมจะถูกสัมผัสกับรังสีอัลตราโซนิก กรดทำหน้าที่เป็น "ลิ่มโมเลกุล" เพื่อแยกแผ่นกราฟีนออกจากกราไฟต์แม่ ผ่านกระบวนการง่ายๆ นี้ กราฟีนคุณภาพสูงที่ไม่กระจายตัวจำนวนมากที่กระจายตัวในน้ำจะถูกผลิตขึ้น
03 การเตรียมแผ่นกราฟีน
แผ่นกราฟีนบริสุทธิ์จำนวนมากถูกเตรียมขึ้นสำเร็จในกระบวนการผลิตสารประกอบนาโน TiO2 กราฟีนที่ไม่ใช่สัดส่วนโดยการไฮโดรไลซ์ด้วยความร้อนของสารแขวนลอยของแผ่นนาโนกราฟีนและสารประกอบเปอร์ออกไซด์ไทเทเนียมไดออกไซด์ แผ่นนาโนกราฟีนบริสุทธิ์ทำจากกราไฟต์ธรรมชาติโดยใช้สนามโพรงอากาศความเข้มสูงที่สร้างขึ้นโดยตัวประมวลผลอัลตราโซนิกในเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกแรงดันสูงที่ 5 บาร์ แผ่นกราฟีนที่ได้มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์ และสามารถใช้เป็นตัวนำที่ดีสำหรับ TiO2 เพื่อปรับปรุงกิจกรรมโฟโตคะตะลิติก คุณภาพของกราฟีนที่เตรียมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงนั้นสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับที่ได้จากวิธี Hummer ซึ่งกราไฟต์ถูกลอกและออกซิไดซ์ เนื่องจากสภาวะทางกายภาพภายในเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ และโดยสมมติว่าความเข้มข้นของกราฟีนเป็นสารเติมแต่งจะแตกต่างกันในช่วง 1-0.001% จึงเป็นไปได้ที่จะผลิตกราฟีนในระบบต่อเนื่องในระดับการค้า
04 การบำบัดกราฟีนออกไซด์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง
กระบวนการเตรียมชั้นกราฟีนออกไซด์ (GO) โดยใช้การฉายรังสีอัลตราโซนิก ผงกราฟีนออกไซด์ 25 มิลลิกรัมถูกแขวนลอยในน้ำปราศจากไอออน 200 มิลลิลิตร สารแขวนลอยสีน้ำตาลที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันได้มาจากการกวน สารแขวนลอยที่ได้ถูกบำบัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (30 นาที, 1.3×105J) และหลังจากอบแห้ง (373K) กราฟีนออกไซด์ที่บำบัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงถูกเตรียมขึ้น สเปกโทรสโกปี FTIR แสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงไม่ได้เปลี่ยนกลุ่มฟังก์ชันของกราฟีนออกไซด์
05 การทำงานของแผ่นกราฟีน
Xu และ Suslick (2011) อธิบายวิธีการขั้นตอนเดียวสำหรับการเตรียมกราไฟต์ที่ทำงานด้วยพอลิสไตรีน ในการศึกษาของพวกเขา พวกเขาใช้เกล็ดกราไฟต์และสไตรีนเป็นวัตถุดิบพื้นฐาน โดยการใช้คลื่นเสียงความถี่สูงกับเกล็ดกราไฟต์ในสไตรีน (โมโนเมอร์ทำปฏิกิริยา) การฉายรังสีอัลตราโซนิกนำไปสู่การลอกเชิงกลเคมีของเกล็ดกราไฟต์เป็นเกล็ดกราฟีนชั้นเดียวและหลายชั้น ในเวลาเดียวกัน การทำงานของแผ่นกราฟีนด้วยสายโซ่พอลิสไตรีนก็ทำได้สำเร็จ กระบวนการทำงานแบบเดียวกันนี้ยังสามารถดำเนินการได้ด้วยวัสดุผสมอื่นๆ ที่ใช้กราฟีนเป็นหลัก โมโนเมอร์ไวนิล
06 การเตรียมคาร์บอนนาโนสโครล
คาร์บอนนาโนสโครลคล้ายกับท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง ความแตกต่างกับท่อนาโนคาร์บอนหลายผนังคือปลายเปิดและการเข้าถึงพื้นผิวด้านในอย่างเต็มที่ไปยังโมเลกุลอื่นๆ พวกมันถูกสังเคราะห์ทางเคมีแบบเปียกโดยการแทรกกราไฟต์ด้วยโพแทสเซียม การลอกในน้ำ และการบำบัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงของสารแขวนลอยคอลลอยด์ การม้วนแผ่นกราฟีนเดี่ยวด้วยความช่วยเหลือของอัลตราซาวนด์ลงในท่อนาโนคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพการแปลงสูงถึง 80% ทำให้การผลิตท่อนาโนเป็นหัวข้อร้อนแรงสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์
07 การกระจายตัวของกราฟีน
เกรดการกระจายตัวของกราฟีนและกราฟีนออกไซด์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้ศักยภาพของกราฟีนและคุณสมบัติเฉพาะของมันอย่างเต็มที่ หากกราฟีนไม่กระจายตัวภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้ โพลีดิสเพอร์ซิตี้ของการกระจายตัวของกราฟีนอาจนำไปสู่ผลกระทบที่ไม่คาดฝันหรือไม่เป็นไปตามอุดมคติเมื่อรวมเข้ากับอุปกรณ์ เนื่องจากคุณสมบัติของกราฟีนแตกต่างกันไปตามพารามิเตอร์โครงสร้างของมัน การใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเป็นวิธีการบำบัดที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งสามารถลดแรงระหว่างชั้นและช่วยให้ควบคุมพารามิเตอร์การประมวลผลที่สำคัญได้อย่างแม่นยำ "สำหรับกราฟีนออกไซด์ (GO) ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกลอกเป็นแผ่นชั้นเดียว หนึ่งในความท้าทายหลักของโพลีดิสเพอร์ซิตี้คือเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ด้านข้างของเกล็ด โดยการเปลี่ยนแปลงวัตถุดิบกราฟีนและสภาวะการใช้คลื่นเสียงความถี่สูง ขนาดด้านข้างเฉลี่ยของ GO สามารถเปลี่ยนจาก 400 นาโนเมตรเป็น 20μm การกระจายตัวของกราฟีนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงได้รับการสาธิตในการศึกษาอื่นๆ อีกมากมายเพื่อผลิตสารละลายคอลลอยด์ที่ดีและสม่ำเสมอ"
ส่งคำถามของคุณโดยตรงถึงเรา
