Проверка экспериментальных результатов с моделированием производства нескольких
Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 9872 (2022) Цитировать эту статью
1242 Доступа
1 Альтметрика
Подробности о метриках
Графен, необычная двумерная углеродная наноструктура, привлек внимание всего мира благодаря своим электронным, механическим и химическим свойствам; следовательно, существует необходимость найти экономичный метод массового производства графена. Целью настоящего исследования является определение оптимальных условий расслаивания многослойного графена (МГГ) в водно-этанольном зеленом растворе. Мы варьировали различные параметры ультразвукового зонда, такие как мощность и продолжительность обработки ультразвуком, чтобы исследовать влияние на количество слоев графена и плотность графена в растворе. Также была предпринята попытка спрогнозировать распределение акустического давления путем решения волнового уравнения при различных выходных мощностях ультразвукового зонда (сонотрода) с использованием численного моделирования. Моделирование и эксперименты подтверждают друг друга. Сделан вывод, что изменение выходной мощности в тех же условиях значительно изменит акустическое давление внутри сонореактора. Разница в акустическом давлении при выходной мощности 90% наших экспериментов значительно выше, чем в других условиях. Результаты экспериментов с использованием УФ-видимых спектров, изображений SEM (сканирующий электронный микроскоп), TEM (просвечивающий электронный микроскоп) и спектра комбинационного рассеяния показывают, что минимальная толщина и максимальное отслаивание для этих образцов достигаются при обработке ультразвуком при 90% от максимальной эффективной выходной мощности ультразвуковой аппарат мощностью 264 Вт в течение 55 мин.
В последнее время графен как одноатомный слой углерода привлек значительное внимание исследователей благодаря своей уникальной наноструктуре, механическим, электрическим и новым термическим свойствам1,2,3,4,5. Первые новаторские эксперименты были проведены на микромеханически расщепленных монослоях, но микромеханический метод имеет недостатки, заключающиеся в низкой производительности и низкой производительности. Для использования графена в будущих промышленных приложениях необходимы крупномасштабные и высокопроизводительные методы обработки6. В настоящее время восстановление оксида графена является предпочтительным масштабируемым методом получения графена. В этом методе происходит окисление графита по модифицированному методу Хаммерса с последующим отслаиванием оксида графита в воде с получением водных дисперсий оксида графена (GO), а затем окисление может быть удалено термическим или химическим восстановлением7,8. Однако восстановление оксида графена по-прежнему сохраняет высокую плотность дефектов, что ухудшает их свойства.
Большинство исследователей сосредоточились на прямом отшелушивании природных графитовых чешуек в растворе, чтобы преодолеть ограничение оксида графена. Несколько слоев графена были синтезированы путем испарения полистирола при атмосферном давлении методом химического осаждения из паровой фазы (APCVD)9,10. Листы графена можно экстрагировать посредством обработки ультразвуком11 или отшелушивания сдвигом12 в водном растворе поверхностно-активного вещества и некоторых органических растворителях. Несколько групп показали, что графен можно получить из N-метил-2-пирролидона13 (NMP) и диметилформамида14 (ДМФ) для получения нанолистов графена. Эти растворители имеют поверхностное натяжение около 40 мДж м-2 и подходят для прямого расслаивания графита до FLG15. Однако эти растворители имеют высокие температуры кипения, что ограничивает их пригодность для реального использования. Таким образом, дисперсия графена в растворителях с низкой температурой кипения полезна во многих приложениях, таких как нанокомпозиты16, наноплазмоника17,18,19, интеллектуальные покрытия20 и высокочастотные устройства21,22,23. Во многих отчетах представлено влияние параметров ультразвуковой обработки на полученные нанохлопья MoS2 и графен в DI-воде-этаноле24,25,26. Сообщается о простой, недорогой и энергоэффективной обработке ультразвуком для отшелушивания хлопьев природного графита в этаноле за короткое время обработки ультразвуком27. Представлены исследования, направленные на определение скорости расслоения различных форм графита и его оксида методом «сверху вниз» и использования УФ-ВИД-спектроскопии для более глубокого понимания электронного перехода28,29. В другой статье можно узнать UV–Vis. метод быстрого и дешевого измерения процентного содержания многослойных листов в дисперсиях ГО30.
Пред: Плазма
Следующий: Халькогениды металлов (CuS или MoS2)