大型超声波分散机

        大型超声波分散机颗粒分散是近年来发展起来的新兴边缘学科。所谓颗粒分散是指粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相中均匀分布的工程，主要包括润湿、解团聚及分散颗粒的稳定化3个阶段。润湿是指将粉体缓慢地加人混合体系中形成的涡流，使吸附在粉体表面的空气或其他杂质被液体取代的过程。解团聚是指通过机械或超生等方法，使较大粒径的聚集体分散为较小的颗粒。稳定化指保证粉体颗粒在液体中保持长期的均匀分散。根据分散方法的不同，可分为物理分散和化学分散。超声波分散是物理分散方法之一。    

        超声波具有波长短、近似直线传播、能量容易集中等特点。超声波可以提高化学反应速率，缩短反应时间、提高反应的选择性；而且还能够激发在没有超声波存在时不能发生的化学反应。超声波分散是将需处理的颗粒悬浮体直接置于超生场中，用适当频率和功率的超声波加以处理，是一种强度很高的分散手段。超声波分散的作用机理目前普遍认为与空化作用有关。超声波的传播是以介质为载体的，超声波在介质中的传播过程中存在着一个正负压强的交变周期。介质在交替的正负压强下受到挤压和牵拉。当用足够大振幅的超声波来作用于液体介质保持不变的临界分子距离，液体介质就会发生断裂，形成微泡，微泡进一步长大成为空化气泡。这些气泡一方面可以重新溶解于液体介质中，也可能上浮并消失；也可能脱离超声场的共振相位而溃陷。实践证明，对于悬浮体的分散存在着zui适宜的超生频率，它的值决定于被悬浮粒子的粒度。为此，在超生一段时间后，停止若干时间，再继续超生，可避免过热，超生中用空气或水进行冷却也是一个很好的方法。

石墨烯制备方法一、化学还原法被认为是实现大规模生产石墨烯的主要途径之一,而剥离氧化石墨为氧化石墨烯是利用该方法获得高品质石墨烯的关键步骤。再利用超声波清洗和超声波粉碎两种方式实现了氧化石墨的剥离,研究了超声波的频率和作用方式对其剥离效率和破坏程度的影响。结果表明,氧化石墨的剥离效率随超声波频率的增大而提高;横向尺寸破坏程度在超声波直接作用时较大,间接作用时较小,可获得横向尺寸相对较大的氧化石墨烯片层.

二、石墨烯材料介绍：石墨烯(Graphene)是单原子厚度的碳原子层,是近年发现的二维碳原子晶体。它被认为是富勒烯、碳纳米管、石墨的基本结构单元 [,具有 优异的力学、量子和电学性质,已成为碳质材料和凝聚态物理领域的研究热点之一。目前制备石墨烯的主要方法包括:微机械剥离法、外延 生长法  和化学法 [,其中化学法操作相对简单,成本低廉,成为目前为止大规模生产石墨烯的主要手段之一。化学法以氧化石墨为原料,分散于溶剂后经适当超声波处理,得到稳定的氧化石墨稀水溶胶,最后利用化学还原法去除氧化石墨烯上的含氧基团,得到石墨烯。

 

三、超声波在石墨烯材料中的作用。超声波的功率影响剥离氧化石墨为氧化石墨烯的效率和氧化石墨稀的横向尺寸。功率越大的超声波剥离效率明显。与汗诺仪器超声波粉碎即直接作用剥离的方式相比,超声清洗即间接作用方式对氧化石墨横向尺寸的破坏程度相对较低,可获得横向尺寸较大的氧化石墨烯。

 

将单壁碳纳米管仅通过气相氧化和超声裂解两步制备出了石墨烯纳米带,采用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)对制备出的石墨烯纳米带进行形貌和结构分析。结果表明,汗诺仪器超声波处理器制备的石墨烯纳米带宽度狭窄、边缘光滑,并且相比于刚性的单壁碳纳米管具有良好的柔韧性,大约为2nm的厚度也说明了石墨烯纳米带的双层结构。在气相氧化和超声裂解的过程中,拉曼光谱中D峰与G峰的比值始终保持在0.15左右,表明在整个制备过程中,并没有引入新的缺陷。