超聲波在石墨烯剝離方面的應用

發(fā)布時間：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，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)量眾多的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生長,而在正壓區(qū)迅速閉合，在這種被稱之為“空化”效應的過程中，氣泡閉合可形成超過1.0×108Pa 個大氣壓的瞬間高壓，連續(xù)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超聲功率的大小及超聲時間的長短進行調(diào)節(jié)。

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(xiàn)的一種具有二維平面結(jié)構(gòu)的碳納米材料, 它的特殊單原子層結(jié)構(gòu)使其具有許多獨特的物理化學性質(zhì)。石墨烯的研究已經(jīng)取得了重要的進展, 在化學電源、光電子器件和多相催化等領域都得到了廣泛的關注。制備的石墨氧化物均需經(jīng)過剝離、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，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)量眾多的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生長,而在正壓區(qū)迅速閉合，在這種被稱之為“空化”效應的過程中，氣泡閉合可形成超過1.0×108Pa 個大氣壓的瞬間高壓，連續(xù)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超聲功率的大小及超聲時間的長短進行調(diào)節(jié)。

關鍵詞：石墨烯，氧化還原法，空化效應，超聲剝離

1. 項目簡介

超聲波主機縱向放置于管道式反應釜內(nèi)，反應釜支架及外罩采用不銹鋼制作、內(nèi)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(qū)動電源、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(nèi)，電氣柜正面放置10 寸以上觸摸屏，可對基本模塊內(nèi)各單元模塊進行單獨參數(shù)設置，如主機功率、系統(tǒng)參數(shù)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(tǒng)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(tǒng)要求及技術指標

序號	指標名稱	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/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行參數(shù)設置，也可對每臺主機單獨設置參數(shù)
11	流量控制	選配	可根據(jù)用戶需要對石墨烯生產(chǎn)線流量進行控制及顯示
12	參數(shù)保存功能	有	對于用戶設置的參數(shù)可快速保存及讀取
13	歷史數(shù)據(jù)記錄功能	有	可對超聲主機及流量運行參數(shù)進行歷史記錄，記錄時間可達1年以上。

3. 項目應用體會

本設備采用杭州國彪超聲設備有限公司生產(chǎn)的智能數(shù)控超聲波GBS-UEC203A設備，通過系統(tǒng)集成設計達到用戶要求。此系統(tǒng)具有自動開機頻率搜索，運行過程中自動跟蹤頻率，功率可調(diào)整等，如果設備出現(xiàn)問題可以及時斷電，避免對整體控制系統(tǒng)造成影響。整個設備操作方面，無需設備開機前進行設置，全自動實現(xiàn)控制要求，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。