Name: Síntesis de nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Aprende a sintetizar nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables mediante exfoliación y centrifugación. Este método permite ajustar los parámetros para optimizar propiedades en aplicaciones de nanotecnología.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este trabajo fue apoyado por la National Nature Science Foundation of China (Grant No. 21776095), el Guangzhou Science and Technology Key Program (Grant No. 201804020048) y Guangdong Key Laboratory of Clean Energy Technology (Grant No. 2008A060301002). Agradecemos a LetPub (www.letpub.com) por su asistencia linguística durante la preparación de este manuscrito.

1. Exfoliación de grafito en una fase líquida
<ol><li>Preparación de reactivos<ol>
<li>En un matraz de fondo plano limpio y seco, agregue 20 g de alcohol polivinílico (PVA) y, a continuación, agregue 1.000 ml de agua destilada. NOTA: Si la suspensión no se procesó a satisfacción, el paso podría repetirse para obtener una suspensión adicional.</li>
		<li>Gire suavemente el matraz hasta que el PVA se disuelva por completo. ADVERTENCIA: el PVA es perjudicial para los seres humanos; por lo tanto, se deben utilizar guantes de protección y máscaras quirúrgicas.</li>
		<li>Agregue 50 g de polvo de grafito al matraz de fondo plano y arremolinar suavemente el matraz hasta que el polvo de grafito se disperse completamente en la suspensión.</li>
		<li>Transfiera 500 ml de la suspensión resultante a un vaso de precipitados de 500 ml.</li>
		<li>Coloque el vaso de precipitados debajo de un mezclador de cizallamiento, colocando el vaso de precipitados cerca del centro del recipiente de mezcla para evitar la formación de un vórtice. NOTA: Todos los reactivos químicos utilizados son de grado analítico.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Configuración del equipo<ol>
<li>Baje el cabezal de mezcla a su posición más baja (30 mm desde el plano base).</li>
		<li>Haga un baño de agua llenando un vaso de precipitados de 5.000 ml con agua a temperatura ambiente (25 oC) y coloque el vaso de precipitados de 500 ml en el baño. Cambie el agua cada 30 minutos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Exfoliación<ol>
<li>Inicie el mezclador y aumente la velocidad gradualmente a 4.500 rpm; mezcla a esta velocidad durante 120 min.</li>
		<li>Realice el paso de exfoliación cinco veces durante cinco tiempos predeterminados: 40 min, 60 min, 80 min, 100 min y 120 min. El tiempo de mezcla determina el límite de tamaño lateral inferior de los nanofes de grafeno.</li>
		<li>Recoger las suspensiones después de cada paso de exfoliación. Cada paso de exfoliación generará una suspensión de 500 ml. Etiquetar cada suspensión con el tiempo de exfoliación para un tratamiento posterior.</li>
		<li>Centrifugar la suspensión recogida a 140 x g durante 45 min para eliminar el grafito no exfoliado.</li>
		<li>Recoger el 80% superior del sobrenadante de cada tubo centrífugo para un paso de centrifugación adicional.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Centrifugación
<ol><li>Centrifugar la suspensión resultante a 8.951 x g durante 45 min.</li>
	<li>Recoger el 50% superior del sobrenadante en el tubo centrífugo, y etiquetar la muestra con un número.</li>
	<li>Recicle el sedimento en la parte inferior del tubo centrífugo del paso 2.2. Añadir el reactivo de PVA/agua preparado en el paso 1.1.1 a los sedimentos y agitar el tubo vigorosamente a mano hasta que el sedimento esté bien disperso en la suspensión.</li>
	<li>Centrifugar la suspensión a 8.951 x g durante 45 min; recoger el 80% superior para mediciones adicionales.</li>
	<li>Repita el paso de centrifugación antes mencionado cuatro veces con cuatro velocidades de centrifugación diferentes: 5.035 x g, 2.238 x g,560 x gy 140 x g. La velocidad de centrifugación determina el límite de tamaño lateral superior de los nanofes de grafeno. NOTA: El protocolo se puede pausar aquí.</li>
</ol>3. Mediciones de concentración de los nanofluidos resultantes
<ol><li>Obtenga espectros de absorción a una longitud de onda de 660 nm mediante espectroscopía ultravioleta visible (UV-Vis).<ol>
<li>Utilice la solución PVA/agua preparada en el paso 1.1.1 para calibrar un espectrómetro UV-Vis; establecer las concentraciones de PVA/agua en 0%.</li>
		<li>Añada la suspensión PVA/agua a una celda de muestra limpia en seco con una longitud de trayecto de 10 mm y obtenga una lectura utilizando el software del fabricante. Haga clic en el botón Obtener para obtener el gráfico de resultados de medición y guardar los resultados.</li>
		<li>Repita el paso 3.1.2 para cada una de las diferentes muestras preparadas en el paso 2.5. NOTA: La celda de muestra debe limpiarse cuidadosamente con agua destilada y secarse antes de usarla cada vez.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Determinar el peso del grafeno en la suspensión resultante.<ol>
<li>Filtrar al vacío la suspensión de muestra de 100 ml utilizando una membrana de nylon con un tamaño de poro de 0,2 m.</li>
		<li>Lavar la película de membrana con aproximadamente 1.000 ml de agua; repetir este paso tres veces hasta que todos los sólidos se laven de la membrana.</li>
		<li>Determinar la masa de agua lavada con un microequilibrio de alta precisión para obtener el peso de los sólidos en la suspensión de 100 ml. NOTA: Los pesos incluyen tanto el peso de los lagos de grafeno como los polímeros de PVA.</li>
		<li>Analizar el agua con el análisis termogravimétrico (TGA)18 para determinar la concentración de PVA.</li>
		<li>Calcular los valores medios del coeficiente de extinción del sistema estabilizado por PVA: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59740/59740equ01.jpg"> donde A es la absorbancia medida a 660 nm utilizando espectroscopia UV-Vis, y I es la longitud del camino recorrido por la luz UV durante la medición; la relación entre la absorbancia A y la concentración de grafeno CG es lineal. El coeficiente de extinción es la pendiente de la curva trazada para la absorbancia A en función de la concentración de grafeno CG. Cuando se determina el coeficiente de extinción , CG puede ser determinado por la absorbancia A.
</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Ajuste de la concentración de nanofluidos resultantes
<ol><li>Filtrar al vacío las suspensiones utilizando una membrana de nylon con un tamaño de poro de 0,2 m.</li>
	<li>Secar la membrana a temperatura ambiente durante más de 12 h.</li>
	<li>Posteriormente, enjuague la película con agua desionizada en caliente.</li>
	<li>Secar el agua desionizada al vacío durante 24 horas para obtener las nanohojas de grafeno. NOTA: La tasa de producción de grafeno es de aproximadamente 1 mg/ml. Si la concentración deseada es menor que esto, entonces es fácil obtenerla sólo añadiendo PVA/agua. Si la concentración deseada es superior al 1%, entonces el proceso de secado es necesario. Aquí, demostramos una condición con una concentración deseada del 2%.</li>
	<li>Agregue la solución de PVA/agua o nanohojas de grafeno para ajustar la concentración.</li>
	<li>Si la concentración deseada es inferior a la tasa de producción, añada la solución de PVA/agua preparada en el paso 1.1.1 para obtener la concentración deseada.</li>
</ol>5. Medición de las distribuciones de tamaño con dispersión de luz dinámica
<ol><li>Encienda el analizador de nanopartículas y ajuste el detector a la etiqueta C. Coloque la suspensión de la muestra en el panel de ensayo.</li>
	<li>Abra el software de la ventana de control del correlator.</li>
	<li>Haga clic en Mínimo cuadrado restringido no negativo: Pase múltiple en el menú.</li>
	<li>Establezca el tiempo transcurrido en 2 min.</li>
	<li>Seleccione agua como tipo de disolvente.</li>
	<li>Cambie el diámetro del detector a 100 nm.</li>
	<li>Haga clic en el botón de prueba para obtener la lectura y guardar los resultados.</li>
	<li>Repita los pasos 5.1-5.7 para cada una de las muestras preparadas después del paso 4.</li>
</ol>

<ol><li>Sadeghinezhad, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comprehensive+review+on+graphene+nanofluids%3A+Recent+research%2C+development+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Conversion+and+Management%22%5BJournal%5D)">A comprehensive review on graphene nanofluids: Recent research, development and applications.</a> Energy Conversion and Management. 111, 466-487 (2016).</li>
<li>Wang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Efficient+Production+of+Graphene+by+an+Ultrasound+Coupled+with+a+Shear+Mixer+in+Supercritical+CO2%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+%26+Engineering+Chemistry+Research%22%5BJournal%5D)">Highly Efficient Production of Graphene by an Ultrasound Coupled with a Shear Mixer in Supercritical CO2.</a> Industrial & Engineering Chemistry Research. 57 (49), 16701-16708 (2018).</li>
<li>Cao, H. Y., Guo, Z. X., Xiang, H., Gong, X. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Layer+and+size+dependence+of+thermal+conductivity+in+multilayer+graphene+nanoribbons%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Letters+A%22%5BJournal%5D)">Layer and size dependence of thermal conductivity in multilayer graphene nanoribbons.</a> Physics Letters A. 376 (4), 525-528 (2012).</li>
<li>Yang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+adjustment+of+the+graphene+work+function+via+size%2C+modification%2C+defects%2C+and+doping%3A+a+first-principle+theory+study%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Design and adjustment of the graphene work function via size, modification, defects, and doping: a first-principle theory study.</a> Nanoscale Research Letters. 12, (2017).</li>
<li>Khan, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+selection+of+dispersed%2C+exfoliated+graphene+flakes+by+controlled+centrifugation%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Size selection of dispersed, exfoliated graphene flakes by controlled centrifugation.</a> Carbon. 50 (2), 470-475 (2012).</li>
<li>Smith, R. J., King, P. J., Wirtz, C., Duesberg, G. S., Coleman, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lateral+size+selection+of+surfactant-stabilised+graphene+flakes+using+size+exclusion+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Lateral size selection of surfactant-stabilised graphene flakes using size exclusion chromatography.</a> Chemical Physics Letters. 531, 169-172 (2012).</li>
<li>Galvin, K. P., Pratten, S. J., Nicol, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dense+medium+separation+using+a+teetered+bed+separator%5BTitle%5D)+AND+%22Minerals+Engineering%22%5BJournal%5D)">Dense medium separation using a teetered bed separator.</a> Minerals Engineering. 12 (9), 1059-1081 (1999).</li>
<li>Cai, C. J., Sang, N. N., Shen, Z. G., Zhao, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+and+size-controllable+preparation+of+graphene+oxide+nanosheets+using+high+shear+method+and+ultrasonic+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Nanoscience%22%5BJournal%5D)">Facile and size-controllable preparation of graphene oxide nanosheets using high shear method and ultrasonic method.</a> Journal of Experimental Nanoscience. 12 (1), 247-262 (2017).</li>
<li>Chen, L. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oriented+graphene+nanoribbons+embedded+in+hexagonal+boron+nitride+trenches%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Oriented graphene nanoribbons embedded in hexagonal boron nitride trenches.</a> Nature Communications. 8, (2017).</li>
<li>Fan, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controllable+size-selective+method+to+prepare+graphene+quantum+dots+from+graphene+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Controllable size-selective method to prepare graphene quantum dots from graphene oxide.</a> Nanoscale Research Letters. 10, 1-8 (2015).</li>
<li>Oikonomou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalable+bottom-up+assembly+of+suspended+carbon+nanotube+and+graphene+devices+by+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Status+Solidi-Rapid+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Scalable bottom-up assembly of suspended carbon nanotube and graphene devices by dielectrophoresis.</a> Physica Status Solidi-Rapid Research Letters. 9 (9), 539-543 (2015).</li>
<li>Liu, Y., Zhang, D., Pang, S. W., Liu, Y. Y., Shang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+separation+of+graphene+oxide+using+preparative+free-flow+electrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Separation+Science%22%5BJournal%5D)">Size separation of graphene oxide using preparative free-flow electrophoresis.</a> Journal of Separation Science. 38 (1), 157-163 (2015).</li>
<li>Cui, C. N., Huang, J. T., Huang, J. H., Chen, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+separation+of+mechanically+exfoliated+graphene+sheets+by+electrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Size separation of mechanically exfoliated graphene sheets by electrophoresis.</a> Electrochimica Acta. 258, 793-799 (2017).</li>
<li>Sun, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-yield+exfoliation+of+graphite+in+acrylate+polymers%3A+A+stable+few-layer+graphene+nanofluid+with+enhanced+thermal+conductivity%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">High-yield exfoliation of graphite in acrylate polymers: A stable few-layer graphene nanofluid with enhanced thermal conductivity.</a> Carbon. 64, 288-294 (2013).</li>
<li>Sun, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amine-based+solvents+for+exfoliating+graphite+to+graphene+outperform+the+dispersing+capacity+of+N-methyl-pyrrolidone+and+surfactants%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Amine-based solvents for exfoliating graphite to graphene outperform the dispersing capacity of N-methyl-pyrrolidone and surfactants.</a> Chemical Communications. 50 (72), 10382-10385 (2014).</li>
<li>Du, B. L., Jian, Q. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+controllable+synthesis+of+graphene+water+nanofluid+with+enhanced+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Fullerenes+Nanotubes+and+Carbon+Nanostructures%22%5BJournal%5D)">Size controllable synthesis of graphene water nanofluid with enhanced stability.</a> Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures. 27 (1), 87-96 (2019).</li>
<li>Tao, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalable+exfoliation+and+dispersion+of+two-dimensional+materials+-+an+update%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Scalable exfoliation and dispersion of two-dimensional materials - an update.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 19 (2), 921-960 (2017).</li>
<li>Phiri, J., Gane, P., Maloney, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-concentration+shear-exfoliated+colloidal+dispersion+of+surfactant-polymer-stabilized+few-layer+graphene+sheets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">High-concentration shear-exfoliated colloidal dispersion of surfactant-polymer-stabilized few-layer graphene sheets.</a> Journal of Materials Science. 52 (13), 8321-8337 (2017).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Hemos propuesto una metodología para sintetizar nanofluidos de grafeno con distribuciones controlables del tamaño de las escamas. El método combina dos procedimientos: exfoliación y centrifugación. La exfoliación controla el límite de tamaño inferior de las nanopartículas, y la centrifugación controla el límite de tamaño superior de las nanopartículas.
Aunque empleamos la exfoliación en fase líquida del grafito para producir nanopartículas de grafeno, se deben considerar las siguientes modific...

Los métodos tradicionales utilizados para sintetizar nanofluidos de grafeno a menudo utilizan sonicación para dispersar el polvo de grafeno1 en fluidos, y se ha demostrado que la sonicación cambia la distribución del tamaño de las nanopartículas de grafeno2. Dado que la conductividad térmica del grafeno depende de la longitud de la escama3,4, la síntesis de nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables es vital para las aplicaciones de transferencia de calor. La centrifugación controlada se ha aplicado con éxito a las dispersiones de grafeno exfoliado líquido para separar las suspensiones en fracciones con diferentes tamaños medios de escamas5,6. Diferentes velocidades terminales utilizadas en la centrifugación conducen a diferentes tamaños críticos de partículas de sedimentación7. La velocidad terminal podría utilizarse para eliminar grandes nanopartículas de grafeno8.
Recientemente, se han introducido métodos controlables del tamaño utilizados para sintetizar grafeno a través de exfoliación en fase líquida para superar los problemas fundamentales encontrados por los métodos convencionales9,10,11, 12,13. Se ha demostrado que la exfoliación en fase líquida del grafito es una forma eficaz de producir suspensiones de grafeno14,15,16,y el mecanismo subyacente muestra que los parámetros del proceso están relacionados con el límites inferiores de las distribuciones de tamaño de las nanopartículas de grafeno. Los nanofluidos de grafeno fueron sintetizados por la exfoliación líquida del grafito con la ayuda de tensioactivos17. Mientras que los límites inferiores de la distribución del tamaño de las nanopartículas de grafeno podrían controlarse ajustando los parámetros durante la exfoliación, se presta menos atención a los límites superiores de la distribución del tamaño de las nanopartículas de grafeno.
El objetivo de este trabajo es desarrollar un protocolo que se pueda utilizar para sintetizar nanofluidos de grafeno con distribuciones controlables del tamaño de la escama. Debido a que la exfoliación es responsable únicamente del límite de tamaño inferior de los nanofes de grafeno resultantes, se introduce centrifugación adicional para controlar el límite de tamaño superior de los nanofes de grafeno resultantes. Sin embargo, el método propuesto no es específico del grafeno y podría ser apropiado para cualquier otro compuesto estratificado que no pueda sintetizarse utilizando métodos tradicionales.

<table><tbody><tr><td>Vaso de precipitados</td><td>China Jiangsu Mingtai Equipos de educación Co., Ltd.</td><td>Vaso de precipitados de 500 mL</td><td></td></tr><tr><td></td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td>5000 mL Agua</td><td></td></tr><tr><td>desionizada</td><td>Guangzhou Yafei Water Treatment Equipment Co., Ltd.</td><td></td><td>balanza</td></tr><tr><td>electrónica</td> de grado analítico <td>Shanghai Puchun Co., Ltd.</td><td>JEa10001</td><td></td></tr><tr><td>Membrana de filtro</td><td>China Tianjin Jinteng Experiment Equipments Co., Ltd.</td>Polvo de grafito de <td>0,2 micras</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Tianjin Dengke reactivo químico Co., Ltd.</td><td></td><td>Guantes</td></tr><tr>de<td>mano</td> de <td>grado analítico China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mezclador de cizalla</td><td>de laboratorio Shanghai Fábrica de muestras y modelos</td><td>jrj-300</td><td></td></tr><tr><td>Matraz de fondo plano de cuello largo</td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td>Analizador de nanopartículas <td>de 1000 ml</td><td></td></tr><tr><td></td><td>HORIBA, Ltd.</td><td>SZ-100Z</td><td></td></tr><tr><td>PVA</td><td>Shanghai Yingjia Desarrollo Industrial Co., Ltd.</td><td>1788</td><td></td></tr><tr><td>espectrofotómetro Raman</td> de grado analítico <td>HORIBA, Ltd.</td><td>Horiba LabRam 2</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido</td><td>Zeiss Co., Ltd.</td><td>LEO1530VP</td><td>Mascarilla quirúrgica SEM</td></tr><tr><td></td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td>para un solo uso</td><td></td></tr><tr><td>Analizador gravimétrico térmico</td><td>alemán NETZSCH Co., Ltd.</td><td>NETZSCH TG 209 F1 Libra</td><td>TGA análisis</td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de transmisión</td><td>Japón Electron Optics Laboratory Co., Ltd.</td><td>Espectrofotómetro UV-Vis TEM JEM-1400plus</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Agilent Technologies, Inc.+BB2:B18</td><td>Varian Cary 60</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Pruebe el editor HTML profesional en línea</td></tr></tbody></table>

síntesis de nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables

Synthesis of Graphene Nanofluids with Controllable Flake Size Distributions

Se presenta un método para sintetizar nanofluidos de grafeno con distribuciones controlables del tamaño de la escama. Los nanofes de grafeno se pueden obtener mediante la exfoliación del grafito en la fase líquida, y el tiempo de exfoliación se utiliza para controlar los límites inferiores de las distribuciones de tamaño de nanofademe de grafeno. La centrifugación se utiliza con éxito para controlar los límites superiores de las distribuciones de tamaño de nanopartículas. El objetivo de este trabajo es combinar exfoliación y centrifugación para controlar las distribuciones de tamaño de nanoflake de grafeno en las suspensiones resultantes.

La existencia de nanohojas de grafeno puede ser validada por diversas técnicas características. La Figura 1 muestra los resultados de la medición UV-Vis para las diversas distribuciones de tamaño de escamas producidas por el protocolo antes mencionado. El pico de absorción de espectros obtenido a una longitud de onda de 270 nm es evidencia de las escamas de grafeno. Diferentes absorbancias corresponden a diferentes concentraciones. La menor absorbancia observada corresponde a la velocidad de...

Se presenta un método para sintetizar nanofluidos de grafeno con distribuciones controlables del tamaño de la escama.

Síntesis de nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables

A method for synthesizing graphene nanofluids with controllable flake size distributions is presented. Graphene nanoflakes can be obtained by the ...

El método propuesto emplea el proceso de exfoliación y el proceso de centrifugación para controlar los límites inferiores y los límites superiores de las distribuciones de tamaño de la suspensión de grafinato resultante por separado. La principal ventaja del método propuesto es que la distribución del tamaño final es controlable ajustando los parámetros del proceso del paso de exfoliación y el paso de centrifugación. En un matraz de fondo plano, seco, limpio, añadir 20 gramos de PVA, y luego añadir 1000 mililitros de agua destilada.Gire suavemente el matraz hasta que el PVA se disuelva por completo. A continuación, añada 50 gramos de polvo de grafito al matraz inferior plano y gire suavemente el matraz hasta que el polvo de grafito se disperse por completo en la suspensión. Transfiera 500 mililitros de la suspensión resultante a un vaso de precipitados de 500 mililitros.Coloque el vaso de precipitados debajo de un mezclador de cizallamiento, colocando el vaso de precipitados cerca del centro del recipiente de mezcla para evitar la formación de un vórtice. Baje el cabezal de mezcla a su posición más baja, a 30 milímetros del plano base. A continuación, prepare un baño de agua llenando un vaso de precipitados de 5000 mililitros con agua a temperatura ambiente, y coloque el vaso de precipitados de 500 mililitros en el baño.Encienda el mezclador y aumente la velocidad gradualmente a 4.500 rpm. Mezclar a esta velocidad durante 120 minutos. Cambie el agua cada 30 minutos.Realiza este paso de exfoliación cinco veces más con diferente duración. El tiempo de mezcla determina el límite de tamaño lateral inferior de los nanoflakes de grafeno. Recoger las suspensiones generadas de 500 mililitros después de cada paso de exfoliación.Etiquete cada suspensión con el tiempo de exfolación y centrifuga la suspensión recogida a 140 veces g durante 45 minutos. Para eliminar el grafito no comercial, utilice una pipeta para recoger el 80% superior del sobrenadante de cada tubo de centrífuga para una centrifugación adicional. Centrifugar la suspensión sobrenadante del último paso de centrifugación a 8, 951 veces g durante 45 minutos.Recoger el 50% superior del sobrenadante en el tubo centrífugo, y etiquetar la muestra con un número. A continuación, para reciclar el sedimento en la parte inferior del tubo centrífugo, añadir 50 mililitros del reactivo de agua PVA previamente preparado al sedimento, y agitar el tubo vigorosamente a mano hasta que el sedimento esté bien disperso en la suspensión. Centrifugar la suspensión a 8, 951 g durante 45 minutos.Recoja el 80% superior para mediciones adicionales. Repita el paso de centrifugación para el pellet cuatro veces más con cuatro velocidades de centrifugación diferentes. La velocidad de centrifugación determina el límite de tamaño lateral superior de los nanoflakes de grafeno.Ahora, prepara la espectroscopia ultravioleta visible. Con la solución de agua PVA previamente preparada en una célula de muestra seca y limpia, calibrar el espectrómetro visible ultravioleta, ajustar las concentraciones de agua de PVA a 0%Entonces, añadir la resuspensión de agua PVA después de la centrifugación a una célula de muestra seca y limpia, con una longitud de trayecto de 10 milímetros, y obtener una lectura utilizando el software del fabricante. Haga clic en el botón Obtener para obtener el gráfico de resultados de medición y guarde los resultados.A continuación, para determinar el peso del grafeno, filtre al vacío la suspensión de la muestra utilizando una membrana de nylon con un tamaño de poro de 0,2 micras. Obtener la película de membrana, y lavar con aproximadamente 200 mililitros de agua en un vaso de precipitados. Repita el lavado tres veces, hasta que todos los sólidos se laven lejos de la membrana.Determinar la masa de agua lavada con un microbalance de alta precisión para obtener el peso de los sólidos. Una vez más, filtre al vacío las suspensiones de agua utilizando una membrana de nylon con un tamaño de poro de 0,2 micras. Obtener la membrana y secarla a temperatura ambiente durante más de 12 horas.Posteriormente, enjuague la película con 200 mililitros de agua desionizada en un vaso de precipitados. Si la concentración deseada es inferior a la tasa de producción a un miligramo por mililitro, añada la solución de agua PVA preparada para obtener la concentración deseada. Si la concentración deseada es superior al 1%, seque el agua desionizada al vacío en la secadora durante 24 horas para obtener las nanohojas de grafeno.En este protocolo, la medición ultravioleta visible de las diversas distribuciones de tamaño de escamas muestra el pico de absorbancia de espectros obtenido a una longitud de onda de 270 nanómetros, lo que indica la evidencia de las escamas de grafeno. La suspensión con diferente concentración tiene diferente absorción de 660 nanómetros. La banda D y la banda 2D de la espectroscopia Raman determinan el grosor de escamas de los nanoflakes de grafeno.La banda D del espectro Raman, que está relacionada con los átomos de carbono de grafeno sp3, distingue entre el grafito inicial y los nanoflakes de grafeno. La baja intensidad de la banda D indica las nanohojas de grafeno libres de defectos. Se observó una distribución de tamaño diferenciada para la suspensión resultante, preparada con diferentes velocidades de centrifugación.Tanto la microscopía electrónica de transmisión como la microscopía electrónica de barrido muestran que se produjo el grafeno, y la exfoliación fue exitosa. Sin embargo, el paso de centrifugación sólo funcionaba en nanopartículas con diámetros medios superiores a 1000 nanómetros. La relación entre los límites superiores de las distribuciones de tamaño con la velocidad de centrifugación debe ser predeterminada.Dado que el tamaño no influye con el método propuesto, la eficiencia de transferencia de calor es posible manipularse en condiciones como algunas aplicaciones de conectividad, convección y transferencia en el centro. El polímero PVA es dañino para el ser humano. Se deben usar máscaras faciales y guantes para proteger al operador.

synthesis-graphene-nanofluids-with-controllable-flake-size

Research

Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Descarga de arco anódica es uno de los métodos más prácticos y eficaces para sintetizar nanoestructuras de carbono diferentes. Para aumentar la capacidad de control del arco y la flexibilidad, un campo magnético no uniforme fue presentado a proceso de la síntesis de un solo paso de copos de grafeno a gran escala y de alta pureza nanotubos de carbono.

Síntesis simultánea de los nanotubos de carbono de pared simple y grafeno en un arco de plasma magnético mejorada

Dispositivos Millifluidic se utilizan para la síntesis controlada de nanomateriales, análisis de resolución temporal de los mecanismos de reacción y la catálisis de flujo continuo.

Millifluidics para la síntesis química y Estudios mecanicistas Tiempo de resolver

Este método de video describe la síntesis de materiales monolíticos basados en grafeno 3D de alta superficie derivados de precursores de polímeros, así como óxido de grafeno de una sola capa.

Síntesis y funcionalización de 3D Materiales Nano-grafeno: grafeno aerogeles y grafeno Asambleas Macro

Un protocolo para la exfoliación líquida de materiales estratificados a nanoláminas, se presenta su selección de tamaño y la medida del tamaño mediante técnicas microscópicas y espectroscópicas.

Preparación de exfoliadas-Liquid Metal transición Dichalcogenide nanoláminas con Controlled tamaño y grosor: Un Estado del Protocolo de Arte

Este artículo describe un proceso para ajustar la densidad tamaño y reticulación de covalente reticulado nanopartículas de poliésteres lineales que contienen funcionalidad colgante. Por adaptación de parámetros de síntesis (peso molecular de polímero, incorporación de funcionalidad colgante y crosslinker equivalentes), se logra una densidad de tamaño y reticulación deseado nanopartículas para solicitudes de entrega de medicamentos.

Nanosponge afinabilidad de tamaño y densidad de entrecruzamiento

Este protocolo detalla una técnica novedosa de nano-fabricación que puede utilizarse para hacer películas de nanopartículas controlable y adaptable sobre grandes áreas basadas en el autoensamblaje de dewetting de películas de metal tapadas.

Área base de sustrato nanofabricación de nanopartículas de oro personalizables y controlables Via Dewetting tapado

Para una síntesis continua y escalable de nanocompuestos de base de metal noble, un reactor fotocatalítico de novela se desarrolla y se describen su estructura, principios de operación y estrategias de optimización de calidad de producto.

Un Reactor fotocatalítico de flujo continuo para la deposición precisamente controlada de nanopartículas metálicas

Una combinación de síntesis asistida por solución y superficie abre nuevas direcciones en la síntesis atómicamente precisa de nanoestructuras. La microscopía de efecto túnel de barrido (STM) complementada por la microscopía de fuerza atómica sin contacto (nc-AFM) permite la caracterización detallada de nanoobjetos basados en carbono recién diseñados y generados.

Visualización microscópica de nanografenos porosos sintetizados a través de una combinación de química en solución y en superficie

Informamos de una síntesis hidrotermal de una sola olla de grupos de ferrita de manganeso (MFC) que ofrece un control independiente sobre la dimensión y composición del material. La separación magnética permite una purificación rápida, mientras que la funcionalización de la superficie utilizando polímeros sulfonados garantiza que los materiales no se agreguen en un medio biológicamente relevante. Los productos resultantes están bien posicionados para aplicaciones biomédicas.

Suspensiones acuosas estables de grupos de ferrita de manganeso con dimensión y composición a nanoescala sintonizables

Este artículo presenta un protocolo optimizado y basado en la experiencia para la fabricación de dispositivos de superred de muaré basados en grafeno de alta calidad con ángulos de torsión precisos, utilizando una técnica de transferencia en seco modificada basada en una configuración de transferencia personalizada y altamente ajustable.

Procedimiento de fabricación optimizado para dispositivos de superred de muaré basados en grafeno de alta calidad

El artículo presenta los protocolos de un proceso de oxidación de diseño en cascada y una reacción de reducción muy básica para la conversión innovadora y escalable de grafito en polvo de óxido de grafito multicapa, nanoláminas de óxido de grafeno, hidrogel de óxido de grafeno reducido supramolecular y nanomateriales de óxido de grafeno reducido.

Síntesis escalables de óxido de grafeno y óxido de grafeno reducido mediante oxidación de diseño en cascada y reacciones de reducción altamente básicas

Aprende a sintetizar nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables mediante exfoliación y centrifugación. Este método permite ajustar los parámetros para optimizar propiedades en aplicaciones de nanotecnología.

Síntesis de nanofluidos de grafeno con distribuciones de tamaño de escamas controlables

Explorar más videos