تركيب نانوفلويدات الجرافين مع توزيعات حجم رقائق يمكن التحكم فيها
Summary
يتم تقديم طريقة لتوليف nanofluids الجرافين مع توزيعات حجم رقائق يمكن التحكم فيها.
Abstract
يتم تقديم طريقة لتوليف nanofluids الجرافين مع توزيعات حجم رقائق يمكن التحكم فيها. يمكن الحصول على رقائق الجرافين النانوية عن طريق تقشير الجرافيت في المرحلة السائلة، ويستخدم وقت التقشير للسيطرة على الحدود الدنيا لتوزيعات حجم رقائق الجرافين النانوية. يتم استخدام الطرد المركزي بنجاح للسيطرة على الحدود العليا لتوزيعات حجم الجسيمات النانوية. والهدف من هذا العمل هو الجمع بين التقشير والطرد المركزي للسيطرة على توزيعات حجم رقائق الجرافين النانوية في حالات التعليق الناتجة.
Introduction
الطرق التقليدية المستخدمة لتجميع nanofluids الجرافين غالبا ما تستخدم sonication لتفريق مسحوق الجرافين1 في السوائل، وقد ثبت sonication لتغيير توزيع حجم الجسيمات النانوية الجرافين2. منذ الموصلية الحرارية من الجرافين يعتمد على طول رقاقة3،4، وتوليف nanofluids الجرافين مع توزيعات حجم رقائق يمكن التحكم فيها أمر حيوي لتطبيقات نقل الحرارة. وقد تم تطبيق الطرد المركزي الخاضع للرقابة بنجاح على تشتت الجرافين السائل المقشر لفصلالمعلقات إلى كسور مع أحجام رقائق متوسط مختلفة 5،6. سرعات المحطة الطرفية المختلفة المستخدمة في الطرد المركزيتؤدي إلى أحجام مختلفة الجسيمات تسوية الحرجة 7. ويمكن استخدام سرعة المحطة الطرفية للقضاء على جسيمات الجرافين النانوية الكبيرة8.
في الآونة الأخيرة، تم إدخال أساليب يمكن التحكم فيها الحجم المستخدمة لتجميع الجرافين عن طريقتقشير المرحلة السائلة للتغلب على المشاكل الأساسية التي تواجهها الطرق التقليدية 9،10،11، 12و13 . وقد ثبت أن تقشير المرحلة السائلة من الجرافيت وسيلة فعالة لإنتاج تعليق الجرافين14،15،16،وتبين الآلية الأساسية أن المعلمات العملية ترتبط الحد الأدنى لتوزيعات حجم جسيمات الجرافين النانوية. تم تصنيع نانوسوائل الجرافين بواسطة تقشير السائل من الجرافيت بمساعدة المواد السطحية17. في حين يمكن التحكم في الحدود الدنيا لتوزيع حجم الجسيمات النانوية الجرافين عن طريق ضبط المعلمات أثناء التقشير، يتم إيلاء اهتمام أقل للحدود العليا لتوزيع حجم الجسيمات النانوية الجرافين.
والهدف من هذا العمل هو وضع بروتوكول يمكن استخدامه لتجميع السوائل النانوية الجرافين مع توزيعات حجم رقائق يمكن التحكم فيها. لأن التقشير هو المسؤول فقط عن الحد الأدنى لحجم رقائق الجرافين النانوية الناتجة، يتم إدخال الطرد المركزي إضافية للسيطرة على الحد الأعلى لحجم نانوفليكس الجرافين الناتجة. غير أن الطريقة المقترحة ليست خاصة بالجرافين ويمكن أن تكون مناسبة لأي مركبات أخرى ذات طبقات لا يمكن توليفها باستخدام الأساليب التقليدية.
Protocol
Representative Results
Discussion
لقد اقترحنا منهجية لتوليف nanofluids الجرافين مع توزيعات حجم رقائق يمكن التحكم فيها. وتجمع هذه الطريقة بين إجراءين: التقشير والطرد المركزي. التقشير يتحكم في الحد الأدنى لحجم الجسيمات النانوية، والسيطرة على الطرد المركزي الحد الأعلى لحجم الجسيمات النانوية.
على الرغم من أننا است…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعم هذا العمل المؤسسة الوطنية لعلوم الطبيعة في الصين (المنحة رقم 21776095)، وبرنامج قوانغتشو الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا (المنحة رقم 201804020048)، ومختبر قوانغدونغ الرئيسي لتكنولوجيا الطاقة النظيفة (المنحة رقم 2008A060301002). نشكر ليتبوب (www.letpub.com) على مساعدتها اللغوية أثناء إعداد هذه المخطوطة.
Materials
| Beaker | China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd. | 500 mL | |
| Beaker | China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd. | 5000 mL | |
| Deionized water | Guangzhou Yafei Water Treatment Equipment Co., Ltd. | analytical grade | |
| Electronic balance | Shanghai Puchun Co., Ltd. | JEa10001 | |
| Filter membrane | China Tianjin Jinteng Experiment Equipments Co., Ltd. | 0.2 micron | |
| Graphite powder | Tianjin Dengke chemical reagent Co., Ltd. | analytical grade | |
| Hand gloves | China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd. | ||
| Laboratory shear mixer | Shanghai Specimen and Model Factory | jrj-300 | |
| Long neck flat bottom flask | China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd. | 1000 ml | |
| Nanoparticle analyzer | HORIBA, Ltd. | SZ-100Z | |
| PVA | Shanghai Yingjia Industrial Development Co., Ltd. | 1788 | analytical grade |
| Raman spectrophotometer | HORIBA, Ltd. | Horiba LabRam 2 | |
| Scanning electron microscope | Zeiss Co., Ltd. | LEO1530VP | SEM |
| Surgical mask | China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd. | for one-time use | |
| Thermal Gravimetric Analyzer | German NETZSCH Co., Ltd. | NETZSCH TG 209 F1 Libra | TGA analysis |
| Transmission electron microscope | Japan Electron Optics Laboratory Co., Ltd. | JEM-1400plus | TEM |
| UV-Vis spectrophotometer | Agilent Technologies, Inc.+BB2:B18 | Varian Cary 60 |
Try the professional online HTML editor
References
- Sadeghinezhad, E., et al. A comprehensive review on graphene nanofluids: Recent research, development and applications. Energy Conversion and Management. 111, 466-487 (2016).
- Wang, W., et al. Highly Efficient Production of Graphene by an Ultrasound Coupled with a Shear Mixer in Supercritical CO2. Industrial & Engineering Chemistry Research. 57 (49), 16701-16708 (2018).
- Cao, H. Y., Guo, Z. X., Xiang, H., Gong, X. G. Layer and size dependence of thermal conductivity in multilayer graphene nanoribbons. Physics Letters A. 376 (4), 525-528 (2012).
- Yang, N., et al. Design and adjustment of the graphene work function via size, modification, defects, and doping: a first-principle theory study. Nanoscale Research Letters. 12, (2017).
- Khan, U., et al. Size selection of dispersed, exfoliated graphene flakes by controlled centrifugation. Carbon. 50 (2), 470-475 (2012).
- Smith, R. J., King, P. J., Wirtz, C., Duesberg, G. S., Coleman, J. N. Lateral size selection of surfactant-stabilised graphene flakes using size exclusion chromatography. Chemical Physics Letters. 531, 169-172 (2012).
- Galvin, K. P., Pratten, S. J., Nicol, S. K. Dense medium separation using a teetered bed separator. Minerals Engineering. 12 (9), 1059-1081 (1999).
- Cai, C. J., Sang, N. N., Shen, Z. G., Zhao, X. H. Facile and size-controllable preparation of graphene oxide nanosheets using high shear method and ultrasonic method. Journal of Experimental Nanoscience. 12 (1), 247-262 (2017).
- Chen, L. X., et al. Oriented graphene nanoribbons embedded in hexagonal boron nitride trenches. Nature Communications. 8, (2017).
- Fan, T. J., et al. Controllable size-selective method to prepare graphene quantum dots from graphene oxide. Nanoscale Research Letters. 10, 1-8 (2015).
- Oikonomou, A., et al. Scalable bottom-up assembly of suspended carbon nanotube and graphene devices by dielectrophoresis. Physica Status Solidi-Rapid Research Letters. 9 (9), 539-543 (2015).
- Liu, Y., Zhang, D., Pang, S. W., Liu, Y. Y., Shang, Y. Size separation of graphene oxide using preparative free-flow electrophoresis. Journal of Separation Science. 38 (1), 157-163 (2015).
- Cui, C. N., Huang, J. T., Huang, J. H., Chen, G. H. Size separation of mechanically exfoliated graphene sheets by electrophoresis. Electrochimica Acta. 258, 793-799 (2017).
- Sun, Z. Y., et al. High-yield exfoliation of graphite in acrylate polymers: A stable few-layer graphene nanofluid with enhanced thermal conductivity. Carbon. 64, 288-294 (2013).
- Sun, Z. Y., et al. Amine-based solvents for exfoliating graphite to graphene outperform the dispersing capacity of N-methyl-pyrrolidone and surfactants. Chemical Communications. 50 (72), 10382-10385 (2014).
- Du, B. L., Jian, Q. F. Size controllable synthesis of graphene water nanofluid with enhanced stability. Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures. 27 (1), 87-96 (2019).
- Tao, H. C., et al. Scalable exfoliation and dispersion of two-dimensional materials – an update. Physical Chemistry Chemical Physics. 19 (2), 921-960 (2017).
- Phiri, J., Gane, P., Maloney, T. C. High-concentration shear-exfoliated colloidal dispersion of surfactant-polymer-stabilized few-layer graphene sheets. Journal of Materials Science. 52 (13), 8321-8337 (2017).
