超聲波在石墨烯剝離方面的應用

發(fā)布時(shí)間：2022-12-01

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【摘要】超聲波在氧化石墨懸浮液中疏密相間地輻射，使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數量眾多的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長(cháng),而在正壓區迅速閉合，在這種被稱(chēng)之為“空化”效應的過(guò)程中，氣泡閉合可形成超過(guò)1.0×108Pa 個(gè)大氣壓的瞬間高壓，連續不斷產(chǎn)生的高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊石墨氧化物，使石墨氧化物片迅速剝落生成單層石墨氧化物(即石墨烯氧化物)。另外,石墨烯氧化物片的大小可以通過(guò)超聲功率的大小及超聲時(shí)間的長(cháng)短進(jìn)行調節。

超聲波在石墨烯剝離方面的應用（一）

摘要：石墨烯是最近發(fā)現的一種具有二維平面結構的碳納米材料, 它的特殊單原子層結構使其具有許多獨特的物理化學(xué)性質(zhì)。石墨烯的研究已經(jīng)取得了重要的進(jìn)展, 在化學(xué)電源、光電子器件和多相催化等領(lǐng)域都得到了廣泛的關(guān)注。制備的石墨氧化物均需經(jīng)過(guò)剝離、還原等步驟才能得到單層的石墨烯。剝離的方法一般用超聲剝離法,即將石墨氧化物懸浮液在一定功率下超聲一定的時(shí)間。超聲波在氧化石墨懸浮液中疏密相間地輻射，使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數量眾多的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長(cháng),而在正壓區迅速閉合，在這種被稱(chēng)之為“空化”效應的過(guò)程中，氣泡閉合可形成超過(guò)1.0×108Pa 個(gè)大氣壓的瞬間高壓，連續不斷產(chǎn)生的高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊石墨氧化物，使石墨氧化物片迅速剝落生成單層石墨氧化物(即石墨烯氧化物)。另外,石墨烯氧化物片的大小可以通過(guò)超聲功率的大小及超聲時(shí)間的長(cháng)短進(jìn)行調節。

關(guān)鍵詞：石墨烯，氧化還原法，空化效應，超聲剝離

1. 項目簡(jiǎn)介

超聲波主機縱向放置于管道式反應釜內，反應釜支架及外罩采用不銹鋼制作、內部貼5cm厚的隔音棉，可降低超聲空化產(chǎn)生的噪音；超聲波驅動(dòng)電源、觸摸屏、通訊管理機及以太網(wǎng)交換機均放置于電氣控制柜內，電氣柜正面放置10 寸以上觸摸屏，可對基本模塊內各單元模塊進(jìn)行單獨參數設置，如主機功率、系統參數設置等。在電氣控制柜面板安裝有總運行按鈕（帶指示燈）、急停按鈕和報警指示燈，整體系統具有振子異常報警、電源異常報警、機柜溫度異常報警，振子工具頭磨損報警。

2. 項目控制系統要求及技術(shù)指標

序號	指標名稱(chēng)	指標范圍	備注
1	處理能力	1.0噸/天	原料濃度10%左右，8小時(shí)/天
2	超聲工作頻率	20KHz
3	超聲工作功率	3KW/主機	每基本模塊含8臺主機
4	超聲主機異常報警	有	聲光報警
5	超聲主機工具頭異常報警	有	聲光報警
6	超聲電源異常報警	有	聲光報警
7	電氣控制柜異常報警	有	聲光報警
8	就地控制	有	就地電氣控制和就地觸摸屏控制
9	遠程控制	有	遠程操作員站控制
10	基本模塊整體控制及單臺主機控制切換功能	有	既可對基本模塊整體功率進(jìn)行參數設置，也可對每臺主機單獨設置參數
11	流量控制	選配	可根據用戶(hù)需要對石墨烯生產(chǎn)線(xiàn)流量進(jìn)行控制及顯示
12	參數保存功能	有	對于用戶(hù)設置的參數可快速保存及讀取
13	歷史數據記錄功能	有	可對超聲主機及流量運行參數進(jìn)行歷史記錄，記錄時(shí)間可達1年以上。

3. 項目應用體會(huì )

本設備采用杭州國彪超聲設備有限公司生產(chǎn)的智能數控超聲波GBS-UEC203A設備，通過(guò)系統集成設計達到用戶(hù)要求。此系統具有自動(dòng)開(kāi)機頻率搜索，運行過(guò)程中自動(dòng)跟蹤頻率，功率可調整等，如果設備出現問(wèn)題可以及時(shí)斷電，避免對整體控制系統造成影響。整個(gè)設備操作方面，無(wú)需設備開(kāi)機前進(jìn)行設置，全自動(dòng)實(shí)現控制要求，系統穩定、可靠。