具有可控片状分布的石墨烯纳米流体合成
Summary
提出了一种将石墨烯纳米流体与可控片状分布进行合成的方法。
Abstract
提出了一种将石墨烯纳米流体与可控片状分布进行合成的方法。石墨烯纳米洛湖可以通过石墨在液相中的去角质获得,并且利用去角质时间来控制石墨烯南越湖尺寸分布的下限。离心成功地用于控制纳米颗粒大小分布的上限。这项工作的目的是结合去角质和离心,以控制石墨烯南越湖大小分布在由此产生的悬浮液。
Introduction
传统的合成石墨烯纳米流体的方法通常使用声波来分散流体中的石墨烯粉末1,并且声波已被证明会改变石墨烯纳米粒子2的大小分布。 由于石墨烯的导热性取决于片状长度3,4,因此合成具有可控片状分布的石墨烯纳米流体对传热应用至关重要。受控离心已成功应用于液体去角质石墨烯分散体,将悬浮液分离成不同平均片数5、6的馏分。离心中使用的不同终端速度导致不同的临界沉降颗粒尺寸7。终端速度可用于消除大石墨烯纳米粒子8。
最近,通过液相去角质合成石墨烯的可控制尺寸的方法被引入,以克服传统方法9、10、11、9、10、11、9、10、11、9、10、11、9、10、11、9、10、11、9、10、11、9、1、9、11、9、11、9、1、1、1、9、1、9、9、1、9、1、1、9、1、9、1、1、 12,13.石墨的液相去角质已被证明是产生石墨烯悬浮液14、15、16的有效方法,其基础机制表明,工艺参数与石墨烯纳米颗粒尺寸分布的较低限制。石墨烯纳米流体是石墨的液体去角质在表面活性剂17的帮助下合成的。虽然石墨烯纳米颗粒尺寸分布的下限可以通过在去角质过程中调整参数来控制,但较少注意石墨烯纳米颗粒尺寸分布的上限。
这项工作的目的是开发一种可用于合成可控制片状分布的石墨烯纳米流体的协议。由于去角质只负责产生的石墨烯的下尺寸限制,因此引入了额外的离心,以控制生成的石墨烯的上限。然而,该方法并不特定于石墨烯,可能适用于不能使用传统方法合成的任何其他分层化合物。
Protocol
1. 液相中石墨的去角化 试剂制备 在干燥清洁的平底烧瓶中,加入20克聚乙烯醇(PVA),然后加入1000mL蒸馏水。注:如果暂停处理未达到满意程度,可以重复执行该步骤以获得额外的暂停。 轻轻旋转烧瓶,直到 PVA 完全溶解。注意:PVA对人体有害;因此,应该使用防护手套和外科口罩。 将 50 克石墨粉加入平底烧瓶,轻轻旋转烧瓶,直到石墨粉在悬架中完全分散。 将产生?…
Representative Results
石墨烯纳米片的存在可以通过各种特性技术进行验证。图 1显示了上述协议产生的各种片状分布的 UV-Vis 测量结果。波长为 270 nm 获得的光谱吸收峰是石墨烯片的证据。不同的吸收度对应于不同的浓度。观察到的最低吸收度对应于最高的离心速度。光谱强烈确认石墨烯的存在。 拉曼光谱的D波段和2D波段可用于确定石墨烯纳米的薄片厚度。?…
Discussion
我们提出了一种将石墨烯纳米流体与可控的片状分布进行合成的方法。该方法结合了两个过程:去角质和离心。去角化控制纳米粒子的下尺寸限制,离心控制纳米粒子的上限。
尽管我们采用石墨的液相去角质来生产石墨烯纳米粒子,但应考虑对协议进行以下修改。应考虑其他去角质参数(例如转子速度、石墨浓度和其他表面活性剂的使用),以获得石墨烯纳米片的下尺寸限制。在离?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了国家自然科学基金(授权号21776095)、广州市科技重点项目(授权号201804020048)和广东省清洁能源技术重点实验室(授权号2008A060301002)的支持。我们感谢LetPub(www.letpub.com)在编写本手稿期间提供的语言帮助。
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 |
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Citer Cet Article
Baolei, D., Qifei, J. Synthesis of Graphene Nanofluids with Controllable Flake Size Distributions. J. Vis. Exp. (149), e59740, doi:10.3791/59740 (2019).