فونكتيوناليزاشيون وتشتت المواد النانوية الكربون باستخدام عملية أوزونوليسيس أولتراسونيكاتد الصديقة للبيئة

الهدف العام من عمليات تحلل الأوزونات بالموجات فوق الصوتية والترسيب الكهربائي هو تحقيق تشتت مستقر للمواد النانوية الكربونية التي يمكن استخدامها بعد ذلك لإعداد المواد المركبة الهرمية. يمكن أن تجيب هذه الطريقة على الأسئلة الرئيسية في حقل المركبات الهرمية. من خلال توفير طريقة ملائمة لطلاء الأقمشة المصنوعة من الألياف الدقيقة بمواد نانوية كربونية.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تشغيل المواد النانوية الكربونية مثل الأنابيب النانوية والصفائح الدموية النانوية بشكل متوافق مع أنظمة الراتنج البوليمري دون استخدام مواد كيميائية قاسية. لبدء هذا الإجراء ، انقل جميع المواد المطلوبة إلى صندوق قفازات داخل خزانة دخان مجهزة بفلتر hepa. قم بوزن الكمية المطلوبة من المواد النانوية في زجاجة وأضف الماء بحيث يكون التركيز النهائي للجسيمات النانوية غراما واحدا لكل لتر.

أغلق الزجاجة بغطاء. الموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة عند 43 كيلو هرتز و 60 واط لتفريق الأنابيب الكربونية وGNPs. بعد ذلك ، اسكب تعليق الجسيمات النانوية بعناية في قارورة مفاعل تحتوي على قضيب تحريك مغناطيسي.

قم بتجميع الإعداد التجريبي كما هو مفصل في بروتوكول النص. بعد ذلك ، أدخل فقاعة الأوزون وقم بتوصيلها بمولد الأوزون. ثم ضع قارورة المفاعل في الحمام المبرد.

حرك المحلول لمنع الأنابيب النانوية الكربونية من الاستقرار خارج التعليق. قم بتشغيل وحدة إعادة تدوير مياه التبريد لتبريد مفاعل الأوزون وخلية الموجات فوق الصوتية. ثم قم بتشغيل إمداد الأكسجين لمولد الأوزون.

اضبط معدل التدفق على نقطة صفر خمس لترات في الدقيقة. قم بتشغيل مولد الأوزون واتركه يعمل لمدة 30 إلى 60 دقيقة. يتيح استخدام الفقاعات على الجانب الآخر من وحدة تدمير الأوزون فحصا سريعا من أن مولد الأوزون متصل ويتدفق بشكل صحيح.

بعد ذلك ، قم بتشغيل المضخة التمعجية واضبطها على صفر نقطة ستة سبعة هرتز. قم بتشغيل بوق الموجات فوق الصوتية واضبط الطاقة على 60 واط. راقب عملية الصوتنة لمدة 30 دقيقة على الأقل ، لضمان استقرار عملية الضخ والبوق بالموجات فوق الصوتية.

بعد انقضاء وقت معالجة تحلل الأوزون بالموجات فوق الصوتية المطلوب ، قم بإيقاف تشغيل مولد الأوزون ، سونيكاتير ، والمضخة. حرك تشتت المواد النانوية الكربونية لمدة ساعة واحدة للسماح للأوزون والمحلول بالتحلل. للبدء ، صوتنة تعليق المواد النانوية إذا لم يتم إجراء الرحلان الكهربائي في غضون 24 ساعة من معالجة تحلل الأوزون بالموجات فوق الصوتية.

بعد ذلك ، قم بإعداد ثلاثة أقطاب كهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ كما هو موضح في بروتوكول النص. باستخدام ورق الصنفرة P1000 من أكسيد الألومنيوم ، قم بكشط الأقطاب الكهربائية. نظف الأقطاب الكهربائية المتآكلة في حمام تنظيف بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق في ماء نقي للغاية.

ضع الأقطاب الكهربائية في فرن نظيف حتى تجف لمدة 10 دقائق عند 100 درجة مئوية. بعد ذلك ، انقل eletrodes إلى مجفف لتبرد. عند التبريد ، قم بوزن الأقطاب الكهربائية التي سيتم استخدامها في الترسيب الأذيني على ميزان تحليلي مكون من أربعة أرقام.

ثم قم بتجميع الأقطاب الكهربائية كما هو موضح في بروتوكول النص. انقل 35 مل من تشتت المواد النانوية الكربونية إلى دورق سعة 50 مل. قم بتثبيت تركيبات القطب الكهربائي في حامل معوجة.

بعد ذلك ، قم بخفض الأقطاب الكهربائية ببطء إلى أسفل الدورق قم بتوصيل الطرف الموجب لمصدر طاقة التيار المستمر بالأنود المركزي. بعد ذلك ، قم بإرفاق الطرف السالب بأحد الكاثودات الخارجية.

باستخدام غطاء بمشابك التمساح ، قم بتوصيل الكاثودين الخارجيين. عند إيقاف تشغيل مصدر الطاقة، اضبط التيار على الحد الأقصى للإعداد. اضبط الجهد على القيمة المطلوبة للدراسة المطلوبة.

بعد ذلك ، قم بإعداد ساعة توقيت وقم بتشغيل مصدر الطاقة لمدة الترميز المطلوبة. بعد ذلك ، قم بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة. ارفع تركيبات القطب الكهربائي ببطء خارج التشتت ، مع التأكد من عدم إزعاج الفيلم.

افصل المحطات عن الأقطاب الكهربائية. بعد ذلك ، قم بتدوير تركيبات القطب الكهربائي ببطء إلى اتجاه أفقي. اترك الفيلم الموجود على الأنود يجف بالتساوي.

بعد ذلك ، قم بتفكيك التركيبات وجفف الأنود في فرن لمدة ساعة واحدة عند 100 درجة مئوية. ضع الأنود المجفف في المجفف ليبرد. باستخدام مقياس تحليلي، سجل الوزن إلى أربعة منازل عشرية.

قم بتصوير الأنود المشفر وكرر عملية الترميز والوزن لكل وقت ترسيب. بعد ذلك ، قم بإجراء التوصيف والتحليل كما هو موضح في بروتوكول النص. في هذه الدراسة ، يتم استخدام طريقة جديدة لتشغيل المواد النانوية الكربونية وتشتيتها بثبات في بيئة مائية.

يظهر توصيف التحليل الطيفي للإلكترون الضوئي للأشعة السينية أن الأنابيب النانوية الكربونية التي لم تخضع لعلاج USO لا تحتوي على أي أكسجين تقريبا. ومع ذلك ، يلاحظ أن مستوى الأكسجين السطحي يزداد مع زيادة وقت العلاج في USO. يكشف طيف الرامان عن وجود عيوب في الأنابيب النانوية الكربونية التي كانت موجودة حتى قبل علاج USO.

ينظر إلى النطاق G على أنه يتحول من رقم موجة 1 ، 576 إلى رقم موجي 1 ، 582 مع أن يصبح المكون الثاني أكثر وضوحا عند رقم موجة 1 ، 618 مع زيادة وقت USO. تظهر اختلافات ملحوظة أيضا في شدة النطاق D عند الرقم الموجي 2 ، 698. ثم النطاق D و G عند الرقم الموجي 2 ، 941 مع زيادة وقت USO.

الفحص المجهري الإلكتروني المسح الضوئي أنه في حين أن الأنابيب النانوية الكربونية غير المعالجة متوافقة للغاية ، فإن الأنابيب النانوية الكربونية المعالجة بالأشعة فوق الصوتية موزعة بشكل متساو على السطح. يشير هذا إلى أن علاجات USO قد ساعدت في تقليل التكتلات الموجودة في المواد المستلمة.

ثم يتم ترسيب الأنابيب الكربونية المعالجة بالأشعة فوق المستمرة بالكهرباء باستخدام مجموعة متنوعة من الظروف ، ويتم إنتاج أغشية أكثر سمكا مع زيادة وقت الرحلان الكهربائي. يتم إنتاج أغشية أكثر سمكا أيضا عند استخدام تركيزات أعلى من الأنابيب النانوية الكربونية. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال المركبات الهرمية لاستكشاف ما إذا كان يمكن استخدام تحلل الأزونويل بالموجات فوق الصوتية لتشغيل المواد النانوية الأخرى للترسيب الكهربائي.

يمكن أن يكون لمستويات الطلاء المختلفة للمواد النانوية الكربونية تأثير كبير على الخصائص المركبة الكبيرة مثل القوة والمتانة. نظرا لأن الطريقة تعتمد على الماء بعد التفكيك، يتحلل الأوزون إلى أكسجين غير ضار. وليس هناك حاجة لإزالة المواد الكيميائية من التشتت قبل استخدام المواد النانوية.

لا تنس تشغيل الأوزون لمدة ساعة واحدة قبل تشغيل المضخة التمعجية. خلاف ذلك ، ستحصل على تكتل من المواد النانوية في الأنبوب.