Синтез графеновых наножидкости с контролируемыми распределениями размеров хлопьев
Summary
Представлен метод синтеза графеновых наножидкости с управляемыми распределениями размеров хлопьев.
Abstract
Представлен метод синтеза графеновых наножидкости с управляемыми распределениями размеров хлопьев. Графеновые нанохлопия могут быть получены путем отшелушивания графита в жидкой фазе, а время отшелушивания используется для контроля нижних пределов распределения размеров графена нанохлопика. Центрифугация успешно используется для управления верхними границами распределения размеров наночастиц. Цель этой работы состоит в том, чтобы объединить пилинг и центрифугирование для управления графеновым распределением размеров нанохлопивения в результирующих суспензиях.
Introduction
Традиционные методы, используемые для синтеза графена наножидкости часто используют звуковую для разгона графена порошок1 в жидкостях, и sonication было доказано, чтобы изменить размер распределения графена наночастиц2. Поскольку теплопроводность графена зависитот длины хлопья 3,4, синтез графеновых наножидкости с управляемыми распределениями размеров хлопьев имеет жизненно важное значение для тепло-переносных приложений. Контролируемая центрифугация была успешно применена к жидкому отшелушиваемому графену дисперсиям на отдельные суспензии на фракции с различными средними размерами хлопья5,6. Различные терминальные скорости, используемые в центрифугации, приводят к различным критическим размерам частиц7. Скорость терминала может быть использована для устранения крупных графеновых наночастиц8.
В последнее время для преодоления фундаментальных проблем, с которыми сталкиваются обычные методы9,10,11,были введены методы, используемые для синтеза графена с помощью жидкофазного отшелушивания 12,13. Доказано, что отшелушивание графита является эффективным способом производства графеновых спой14,15,16,а основной механизм показывает, что параметры процесса связаны с более низкие пределы распределения размеров графеновых наночастиц. Графеновые наножидкости синтезировались жидким отшелушиванием графита с помощью сурфактантов17. В то время как нижние пределы распределения размеров графена наночастиц можно было контролировать путем регулировки параметров во время отшелушивания, меньше внимания уделяется верхним границам распределения размеров наночастиц графена.
Целью этой работы является разработка протокола, который может быть использован для синтеза графеновых наножидкости с управляемыми распределениями размеров хлопьев. Поскольку отшелушивание отвечает только за нижний предел размера полученных графеновых нанохлопов, для контроля верхнего предела графена нанохлопивая вводится дополнительная центрифугация. Однако предлагаемый метод не специфичен для графена и может быть подходящим для любых других многослойных соединений, которые не могут быть синтезированы традиционными методами.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы предложили методологию синтеза графеновых наножидкости с управляемыми распределениями размеров хлопьев. Метод сочетает в себе две процедуры: отшелушивание и центрифугирование. Отшелушивание контролирует нижний предел размера наночастиц, а центрифугация контролирует верхний пре…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Национальным фондом науки о природе Китая (Грант No 21776095), Гуанчжоу науки и техники Ключевые программы (Грант No 201804020048), и Гуандун Ключевые лаборатории экологически чистых энергетических технологий (Грант No 2008A060301002). Мы благодарим LetPub (www.letpub.com) за лингвистическую помощь в подготовке этой рукописи.
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
Riferimenti
- 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).
