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石墨烯超声棒反应釜 |
原理介绍: 制备的石墨氧化物均需经过剥离、还原等步骤才能得到单层的石墨烯。剥离的方法一般用超声剥离法,即将石墨氧化物悬浮液在一定功率下超声一定的时间。超声波在氧化石墨悬浮液中疏密相间地辐射,使液体流动而产生数量众多的微小气泡,这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长,而在正压区迅速闭合,在这种被称之为“空化”效应(注:空化作用气泡的寿命约0.1μs,它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量,并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流,使碰撞密度高达1.5kg/cm2。空化作用气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压(5000K,1800atm),冷却速度可达109K/s。超声波的这种空化作用大大提高非均相反应速率,实现非均相反应物间的均匀混合,加速反应物和产物的扩散,促进固体新相的形成,控制颗粒的尺寸和分布。空化气泡一旦形成,既有可能重新溶解到液体介质中去,又有可能上浮而消失,或由于空化气泡自身大小的原因,在超声震荡的超声场中随着超声场的相位变化而长大和压缩。由于超声场是均匀的,在液体介质中间的空化气泡溃陷过程中保持球形。当液体介质中的微粒太小而不能够紊扰超声场时,就会形成射流束,这时液体介质中的气泡也是球形溃陷的。当空化气泡靠近固体的界面处时,固体表面上的空化气泡则发生不对称溃陷,产生直射向固体表面的射流束。由于溃陷气泡的大部分热能被转化为射流束的动能,使得射流束的速度高达每小时400km。也即射流束以近乎团体所能承受的力冲击固体表面,这样在固体的表面发生洗涤和气蚀作用,故也称空化作用为气蚀作用,这就是进行超声清洗、固-液反应或催化反应等的基础之所在。)的过程中,气泡闭合破裂可形成超过1.0×108Pa个大气压的瞬间高压,连续不断产生的高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击石墨氧化物,使石墨氧化物片迅速剥落生成单层石墨氧化物(即石墨烯氧化物)。另外,石墨烯氧化物片的大小可以通过超声功率的大小及超声时间的长短进行调节 |
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