Syntese av grafen Nanofluider med kontrollerbar flak størrelse distribusjoner
Summary
En metode for syntetisere grafen nanofluider med kontrollerbar flak størrelse distribusjoner er presentert.
Abstract
En metode for syntetisere grafen nanofluider med kontrollerbar flak størrelse distribusjoner er presentert. Grafen nanoflakes kan fås ved peeling av grafitt i væskefasen, og peeling tid brukes til å kontrollere de nedre grensene av grafen nanoflake størrelse distribusjoner. Sentrifugering brukes med hell til å kontrollere de øvre grensene for nanopartikkel størrelses distribusjoner. Målet med dette arbeidet er å kombinere peeling og sentrifugering for å kontrollere grafen nanoflake størrelses distribusjoner i de resulterende suspensjoner.
Introduction
Tradisjonelle metoder som brukes til å syntetisere grafen nanofluider ofte bruker sonikering til å spre grafen pulver1 i væsker, og sonikering har vist seg å endre størrelsesfordelingen av grafen nanopartikler2. Siden varmeledningsevne av grafen avhenger av flak lengde3,4, syntesen av grafen nanofluider med kontrollerbar flak størrelse distribusjoner er avgjørende for varmeoverføring programmer. Kontrollert sentrifugering har blitt brukt på flytende ekspandert grafen dispersjoner for å skille suspensjoner til fraksjoner med forskjellige gjennomsnitts flak størrelser5,6. Ulike Terminal hastigheter som brukes i sentrifugering føre til ulike kritiske settling partikkelstørrelser7. Terminalen hastighet kan brukes til å eliminere store grafen nanopartikler8.
Nylig har størrelse-kontrollerbar metoder som brukes til å syntetisere grafen via væske-fase peeling er innført for å overvinne de grunnleggende problemene som oppdages av konvensjonelle metoder9,10,11, 12,13. Væskefase peeling av grafitt har vist seg å være en effektiv måte å produsere grafen suspensjoner14,15,16, og den underliggende mekanismen viser at prosessparametrene er knyttet til nedre grenser for grafen nanopartikler størrelses fordelinger. Grafen nanofluider ble syntetisert ved flytende peeling av grafitt ved hjelp av overflateaktive midler17. Mens de nedre grensene for grafen nanopartikkel størrelsesfordelingen kan styres ved å justere parametrene under peeling, blir mindre oppmerksomhet til de øvre grensene av grafen nanopartikkel størrelsesfordelingen.
Målet med dette arbeidet er å utvikle en protokoll som kan brukes til å syntetisere grafen nanofluider med kontrollerbar størrelse distribusjoner. Fordi peeling er ansvarlig bare for den nedre størrelsesgrensen av den resulterende grafen nanoflakes, er ytterligere sentrifugering innført for å kontrollere den øvre størrelsesgrensen av den resulterende grafen nanoflakes. Den foreslåtte metoden er imidlertid ikke spesifikk for grafen og kan være hensiktsmessig for andre lagdelte forbindelser som ikke kan syntetisert ved hjelp av tradisjonelle metoder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har foreslått en metodikk for syntetisere grafen nanofluider med kontrollerbar størrelse distribusjoner. Metoden kombinerer to prosedyrer: peeling og sentrifugering. Peeling styrer den nedre størrelsesgrensen av nanopartikler, og sentrifugering styrer den øvre størrelsesgrensen av nanopartikler.
Selv om vi brukte væske-fase peeling av grafitt å produsere grafen nanopartikler, bør følgende endringer i protokollen vurderes. Ytterligere peeling parametre (for eksempel rotor hastighet,…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av National Nature Science Foundation i Kina (Grant no. 21776095), Guangzhou Science and Technology Key program (Grant no. 201804020048), og Guangdong nøkkel laboratorium for Clean Energy Technology (Grant no. 2008A060301002). Vi takker LetPub (www.letpub.com) for sin språklige assistanse under utarbeidelsen av dette manuskriptet.
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).
