Çevre Dostu Ultrasonik Ozonoliz İşlemi Kullanarak Karbon Nanomalzemelerin İşlevsellik ve Dağılımı

Bu Ultrasonik Ozonoliz ve Elektroforetik Biriktirme işlemlerinin genel amacı, daha sonra hiyerarşik kompozit malzemelerin hazırlanması için kullanılabilecek karbon nanomalzemelerin kararlı bir dağılımını elde etmektir. Bu yöntem, hiyerarşik kompozitler alanındaki temel soruları yanıtlayabilir. Mikrofiber kumaşları karbon nanomalzemelerle kontrollü bir şekilde kaplamak için uygun bir yöntem sağlayarak.

Bu tekniğin temel avantajı, nanotüpler ve nanoplateletler gibi karbon nanomalzemelerinin sert kimyasallar kullanılmadan işlevsel hale getirilebilmesi, polimerik reçine sistemleriyle uyumlu hale getirilebilmesidir. Bu prosedüre başlamak için, gerekli tüm malzemeleri hepa filtreli bir çeker ocak içindeki bir torpido gözüne aktarın. İstenilen miktarda nanomalzemeyi bir şişeye tartın ve nihai nanoparçacık konsantrasyonu litre başına bir gram olacak şekilde su ekleyin.

Şişeyi bir kapakla kapatın. CNT'leri ve GSMH'leri dağıtmak için 43 kilohertz ve 60 watt'ta 30 dakika boyunca ultrasonikate. Daha sonra, nanopartikül süspansiyonunu manyetik bir karıştırma çubuğu içeren bir reaktör şişesine dikkatlice dökün.

Deney düzeneğini metin protokolünde ayrıntılı olarak açıklandığı gibi bir araya getirin. Bundan sonra, ozon fıskiyesini yerleştirin ve ozon jeneratörüne bağlayın. Ardından, reaktör şişesini soğutmalı banyoya yerleştirin.

CNT'lerin süspansiyondan çıkmasını önlemek için çözeltiyi karıştırın. Ozon reaktörünü ve ultrasonik hücreyi soğutmak için soğutma suyu devridaim ünitesini açın. Ardından, ozon jeneratörüne giden oksijen beslemesini açın.

Akış hızını dakikada sıfır nokta beş litreye ayarlayın. Ozon jeneratörünü açın ve 30 ila 60 dakika çalışmasına izin verin. Ozon imha ünitesinin diğer tarafında bir fıskiye kullanılması, ozon jeneratörünün bağlı olup olmadığının ve düzgün bir şekilde aktığının hızlı bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.

Bundan sonra, peristaltik pompayı açın ve sıfır nokta altı yedi hertz'e ayarlayın. Ultrasonik kornayı açın ve gücü 60 watt'a ayarlayın. Pompalama ve ultrasonik korna işleminin stabil olduğundan emin olmak için sonikasyon işlemini en az 30 dakika gözlemleyin.

İstenilen ultrasonik ozonoliz işlem süresi geçtikten sonra, ozon jeneratörünü, sonikatörü ve pompayı kapatın. Ozon ve çözeltinin ayrışmasını sağlamak için karbon nanomalzeme dispersiyonunu bir saat boyunca karıştırın. Başlamak için, ultrasonik ozonoliz işleminden sonraki 24 saat içinde elektroforez gerçekleştirilmezse nanomalzeme süspansiyonunu sonikleştirin.

Ardından, metin protokolünde belirtildiği gibi üç paslanmaz çelik elektrot hazırlayın. P1000 alüminyum oksit zımpara kağıdı kullanarak elektrotları aşındırın. Aşınmış elektrotları ultrasonik temizleme banyosunda ultra saf suda 10 dakika boyunca temizleyin.

Elektrotları 100 santigrat derecede 10 dakika kuruması için temiz bir fırına koyun. Bundan sonra, eletrodları soğuması için bir desikatöre taşıyın. Soğuduğunda, anotik biriktirme için kullanılacak elektrotları dört haneli bir analitik terazide tartın.

Ardından elektrotları metin protokolünde belirtildiği gibi birleştirin. 35 mililitre karbon nanomalzeme dispersiyonunu 50 mililitrelik bir behere aktarın. Elektrot fikstürünü bir otoklav standına sabitleyin.

Bundan sonra, elektrotları yavaşça beherin dibine indirin. DC güç kaynağının pozitif terminalini merkezi anoda takın. Ardından, negatif terminali dış katotlardan birine takın.

Timsah klipsli bir kapak kullanarak, iki dış katodu bağlayın. Güç kaynağı kapalıyken akımı maksimum ayara getirin. Voltajı istenen etüt için gerekli değere ayarlayın.

Ardından, bir kronometre hazırlayın ve gerekli kodlama süresi boyunca güç kaynağını açın. Bundan sonra, güç kaynağını kapatın. Filmin bozulmamasını sağlamak için elektrot fikstürünü yavaşça dispersiyondan kaldırın.

Terminalleri elektrotlardan ayırın. Ardından, elektrot fikstürünü yavaşça yatay bir yöne döndürün. Anot üzerindeki filmin eşit şekilde kurumasını bekleyin.

Bundan sonra, armatürü sökün ve anodu 100 santigrat derecede bir saat fırında kurutun. Kurutulmuş anodu soğuması için kurutucuya yerleştirin. Analitik bir ölçek kullanarak, ağırlığı dört ondalık basamağa kadar kaydedin.

Kodlanmış anodun fotoğrafını çekin ve her biriktirme süresi için kodlama ve tartım işlemini tekrarlayın. Ardından, metin protokolünde belirtildiği gibi karakterizasyon ve analiz gerçekleştirin. Bu çalışmada, karbon nanomalzemelerinin sulu bir ortamda işlevsel hale getirilmesi ve kararlı bir şekilde dağıtılması için yeni bir yöntem kullanılmıştır.

X-ışını fotoelektron spektroskopisi geniş tarama karakterizasyonu, USO işlemine tabi tutulmayan CNT'lerin neredeyse hiç oksijen içermediğini göstermektedir. Bununla birlikte, USO tedavi süresi arttıkça yüzey oksijen seviyesinin arttığı görülmektedir. Bir raman spektrumu, CNT'lerde USO tedavisinden önce bile var olan kusurların varlığını ortaya koymaktadır.

G bandının 1.576 dalga sayısından 1.582 dalga sayısına kaydığı ve ikinci bileşenin USO süresi arttıkça 1.618 dalga numarasında daha belirgin hale geldiği görülmektedir. İki D bandının yoğunluğunda da 2.698 dalga sayısında gözle görülür farklılıklar görülür. Ve sonra D ve G bandı, USO süresi arttıkça 2, 941 dalga sayısında.

Bu değişikliklerin tümü, CNT'lerin oksidasyon seviyesindeki bir artışa karşılık gelir. Taramalı elektron mikroskobu, işlenmemiş CNT'lerin oldukça karmaşık olmasına rağmen, USO ile muamele edilen CNT'lerin yüzey boyunca çok daha eşit bir şekilde dağıldığını göstermektedir. Bu, USO işlemlerinin, alınan materyalde bulunan aglomeraların azaltılmasına yardımcı olduğunu gösterir.

USO ile muamele edilmiş CNT'ler daha sonra çeşitli koşullar kullanılarak elektroforik olarak biriktirilir, elektroforez süresi arttıkça daha kalın filmler üretilir. Daha yüksek CNT konsantrasyonları kullanıldığında daha kalın filmler de üretilir. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, hiyerarşik kompozitler alanındaki araştırmacıların, Ultrasonik Ozonoliz'in eletroforetik biriktirme için diğer nanomalzemeleri işlevsel hale getirmek için kullanılıp kullanılamayacağını araştırmalarının yolunu açtı.

Karbon nanomalzemelerinin farklı kaplama seviyeleri, mukavemet ve tokluk gibi makro ölçekli kompozit özellikler üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Yöntem işlevselleştirmeden sonra su bazlı olduğundan, ozon zararsız oksijene parçalanır. Ve nanomalzemeleri kullanmadan önce kimyasalları dispersiyondan çıkarmaya gerek yoktur.

Peristaltik pompayı açmadan önce ozonu bir saat çalıştırmayı unutmayın. Aksi takdirde, tüpte nanomalzeme topaklanması elde edersiniz.