Kontrol edilebilir Flake boyutu dağılımları ile Graphene Nanofluids sentezi
Summary
Kontrol edilebilir pul boyutu dağıtımları ile grafen nanofluidlerin sentezleme yöntemi sunulmuştur.
Abstract
Kontrol edilebilir pul boyutu dağıtımları ile grafen nanofluidlerin sentezleme yöntemi sunulmuştur. Grafen nanogöller sıvı fazda grafit ekfolasyon tarafından elde edilebilir, ve Eksfoliasyon süresi grafen nanoflake boyutu dağılımları alt sınırlarını kontrol etmek için kullanılır. Santrifüjleme başarıyla nanopartikül boyutu dağılımları üst sınırlarını kontrol etmek için kullanılır. Bu çalışmanın amacı, elde edilen süspansiyonların grafen nanoflake boyutu dağılımlarını kontrol etmek için Eksfoliasyon ve santrifüjleme birleşmesi.
Introduction
Grafen Nanoakışkanlar sentezlemek için kullanılan geleneksel yöntemler genellikle sıvılarda grafen tozu1 dağıtmak için sonication kullanmak, ve sonication grafen Nanopartiküllerin boyutu dağılımı değiştirmek için kanıtlanmıştır2. Grafen termal iletkenliği, pul uzunluğuna bağlı olduğundan,3,4, kontrol edilebilir pul boyutu dağıtımları ile grafen Nanoakışkanlar sentezi ısı transferi uygulamaları için hayati önem taşımaktadır. Kontrollü santrifüjleme başarıyla farklı ortalama pul boyutları5,6ile kesirler içine süspansiyonları ayırmak için sıvı eksfolyonlu Grafin dispersiyonlar uygulandı. Santrifüjleme sırasında kullanılan farklı Terminal hızları, farklı kritik yerleşme partikül boyutlarına7‘ ye yol açar. Terminal hızı büyük grafen nanopartikülleri ortadan kaldırmak için kullanılabilir8.
Son zamanlarda, sıvı faz Eksfoliasyon yoluyla grafen sentezlemek için kullanılan boyut kontrol yöntemleri konvansiyonel yöntemlerle karşılaşılan temel sorunların üstesinden gelmek için tanıtıldı9,10,11, 12,13. Grafin sıvı faz Eksfoliasyon grafen süspansiyonları üretmek için etkili bir yol olduğu kanıtlanmıştır14,15,16, ve temel mekanizması işlem parametreleri ilgili olduğunu gösterir grafen Nanopartiküllerin boyutu dağılımları alt sınırları. Grafin nanofluidler, yüzeyden17‘ ye kadar filize olan sıvı ekfolilasyon ile sentezlenmiş. Grafen nanopmakale boyutu dağılımının alt sınırları, eksfoliasyon sırasında parametreler ayarlayarak kontrol edilebilir iken, daha az dikkat grafen nanopartikül boyutu dağılımı üst sınırları ödenir.
Bu çalışmanın amacı, grafen nanofluidleri kontrol edilebilir pul boyutu dağıtımları ile sentezlemek için kullanılabilecek bir protokol geliştirmektir. Çünkü Eksfoliasyon sadece sonuç grafen nanoflakes alt boyutu sınırı sorumludur, ek santrifüjleme elde edilen grafen nanoflakes üst boyutu sınırını kontrol etmek için tanıtıldı. Ancak, önerilen yöntem grafen için özel değildir ve geleneksel yöntemler kullanılarak sentezlenmiş olamaz diğer katmanlı bileşikler için uygun olabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz kontrol edilebilir pul boyutu dağıtımları ile grafen Nanoakışkanlar sentezlemek için bir metodoloji önerdi. Yöntem iki prosedürü birleştirir: Eksfoliasyon ve santrifüjleme. Eksfoliasyon Nanopartiküllerin alt boyut sınırını kontrol eder ve santrifüjleme, Nanopartiküllerin üst boyutu sınırını kontrol eder.
Grafin nanopartiküllerinin üretilmesine yönelik sıvı fazlı ekfolilasyon kullansa da protokole aşağıdaki değişiklikler dikkate alınmalıdır. Ek Eksfoli…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu iş Çin Ulusal doğa bilimi Vakfı tarafından desteklenmektedir (Grant No. 21776095), Guangzhou bilim ve teknoloji anahtar programı (Grant No. 201804020048), ve Guangdong anahtar Laboratuvarı temiz enerji teknolojisi (Grant No. 2008A060301002). Bu makalenin hazırlanması sırasında linguistik yardım için LetPub (www.letpub.com) teşekkür ederiz.
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).
