超聲波石墨烯分散設(shè)備利用高頻空化效應(yīng),高效剝離石墨層、解團(tuán)聚并穩(wěn)定分散于溶劑中,是制備高質(zhì)量石墨烯溶液的關(guān)鍵裝備。然而,在實際操作中,常因參數(shù)設(shè)置不當(dāng)、介質(zhì)特性或設(shè)備維護(hù)疏忽導(dǎo)致效率低下甚至設(shè)備損壞??茖W(xué)識別超聲波石墨烯分散設(shè)備出現(xiàn)的問題并采取針對性措施,是保障分散效果與使用壽命的核心。

一、分散效果差,團(tuán)聚嚴(yán)重
原因:超聲功率不足、處理時間過短、溶劑選擇不當(dāng)或石墨原料粒徑過大。
解決方法:
優(yōu)化工藝參數(shù):功率建議設(shè)為設(shè)備額定值的60%–80%,避免過高導(dǎo)致局部過熱碳化;
延長處理時間(通常30–120分鐘),采用間歇式工作模式(如開5秒/停2秒)防止溫升過快;
選用NMP、DMF或含表面活性劑的水溶液等高表面張力匹配溶劑;
預(yù)研磨石墨原料至微米級,提升剝離效率。
二、樣品溫度急劇升高
原因:連續(xù)超聲產(chǎn)熱集中,冷卻不足。高溫不僅破壞石墨烯結(jié)構(gòu),還可能引發(fā)溶劑揮發(fā)或燃燒。
解決方法:
必須使用冰浴或外接循環(huán)冷卻系統(tǒng),將體系溫度控制在40℃以下;
采用脈沖模式降低平均功率;
容器內(nèi)液面高度適中(覆蓋換能器但不過滿),確保有效散熱。
三、超聲探頭(變幅桿)磨損或斷裂
原因:探頭接觸容器底/壁、干燒、腐蝕性溶劑侵蝕或長時間高負(fù)荷運行。
解決方法:
探頭應(yīng)懸于液面中心,距容器底≥1cm,嚴(yán)禁空載啟動或觸碰硬物;
處理強(qiáng)酸強(qiáng)堿體系時,選用鈦合金探頭并縮短單次工作時間;
定期檢查探頭端面是否凹陷、裂紋,及時更換磨損件。
四、設(shè)備報警或自動停機(jī)
原因:過熱保護(hù)觸發(fā)、負(fù)載異常(如液體過少)、電源波動或電路故障。
解決方法:
確保液體量符合最小容積要求(通常≥50mL);
待設(shè)備冷卻30分鐘后重啟;
檢查供電電壓穩(wěn)定性,必要時加裝穩(wěn)壓器。