Name: Synthese van Grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Leer de synthese van grafeennanovloeistoffen met bestuurbare vlokgrootteverdelingen via exfoliatie en centrifugatie. Deze methode optimaliseert stabiliteit en prestaties voor toepassingen in elektronica en energieopslag.

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

Dit werk werd gesteund door de National Nature Science Foundation of China (Grant No. 21776095), het Guangzhou Science and Technology Key-programma (Grant No. 201804020048) en het Guangdong Key Laboratory voor schone energietechnologie (Grant No. 2008A060301002). Wij danken LetPub (www.letpub.com) voor haar taalkundige hulp bij de voorbereiding van dit manuscript.

1. exfoliëring van grafiet in een vloeibare fase
<ol><li>Bereiding van de reagentia<ol>
<li>Voeg in een droge, schone, platte bodem kolf 20 g polyvinylalcohol (PVA) toe en voeg vervolgens 1.000 mL gedistilleerd water toe. Opmerking: als de suspensie niet tot tevredenheid is verwerkt, kan de stap worden herhaald om een extra suspensie te verkrijgen.</li>
		<li>Zwenk de kolf zachtjes totdat de PVA volledig oplost. Let op: PVA is schadelijk voor de mens; Er moeten dus beschermende handschoenen en chirurgische maskers worden gebruikt.</li>
		<li>Voeg 50 g grafiet poeder toe aan de vlakke bodem kolf en zwenk de kolf zachtjes totdat het grafiet poeder volledig in de suspensie verspreidt.</li>
		<li>Breng 500 mL van de resulterende suspensie over in een bekerglas van 500 mL.</li>
		<li>Plaats het bekerglas onder een schaar mixer, Positioneer het bekerglas in de buurt van het midden van het Meng vat om de vorming van een Vortex te voorkomen. Opmerking: alle gebruikte chemische reagentia zijn van analytische kwaliteit.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Installatie van apparatuur<ol>
<li>Verlaag de mengkop tot de laagste stand (30 mm van het basis vlak).</li>
		<li>Maak een waterbad door een bekerglas van 5.000 mL met kamertemperatuur (25 °C) water te vullen en plaats het bekerglas van 500 mL in het bad. Verander het water elke 30 min.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Afschilfering<ol>
<li>Start de mixer en verhoog de snelheid geleidelijk tot 4.500 rpm; Meng op deze snelheid voor 120 min.</li>
		<li>Voer de exfoliatie stap vijf keer uit gedurende vijf vooraf bepaalde tijden: 40 min, 60 min, 80 min, 100 min, en 120 min. De mengtijd bepaalt de onderste laterale grootte van de grafeennano vlokken.</li>
		<li>Verzamel de suspensies na elke exfoliatie stap. Elke exfoliatie stap genereert een suspensie van 500 mL. Label elke suspensie met de exfoliatie tijd voor verdere behandeling.</li>
		<li>Centrifugeer de verzamelde suspensie bij 140 x g gedurende 45 minuten om het ongeexfolieerde grafiet te verwijderen.</li>
		<li>Verzamel de top 80% van de supernatant van elke centrifugebuis voor een extra centrifugeren stap.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. centrifugeren
<ol><li>Centrifugeer de resulterende suspensie bij 8.951 x g gedurende 45 min.</li>
	<li>Verzamel de bovenste 50% van de supernatant in de centrifugebuis en label het monster met een getal.</li>
	<li>Recycle het sediment op de bodem van de centrifugebuis vanaf stap 2,2. Voeg het PVA/water reagens dat in stap 1.1.1 is bereid toe aan de sedimenten en schud de slang met de hand krachtig totdat het sediment goed is gedispergeerd in de suspensie.</li>
	<li>Centrifugeer de suspensie bij 8.951 x g gedurende 45 min; Verzamel de bovenste 80% voor verdere metingen.</li>
	<li>Herhaal de bovengenoemde Centrifugeer stap vier maal met vier verschillende Centrifugeer snelheden: 5.035 x g, 2.238 x g, 560 x gen 140 x g. De centrifugeersnelheid bepaalt de bovenste laterale grootte van de grafeennano vlokken. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
</ol>3. concentratiemetingen van de resulterende nanovloeistoffen
<ol><li>Verkrijg absorptiespectra met een golflengte van 660 nm met behulp van ultraviolette-zichtbare (UV-VIS) spectroscopie.<ol>
<li>Gebruik de in stap 1.1.1 bereide PVA/water-oplossing om een UV-VIS-spectrometer te kalibreren; Stel de PVA/water concentraties in op 0%.</li>
		<li>Voeg de PVA/water suspensie toe aan een droge, schone monster cel met een padlengte van 10 mm en verkrijg een uitlezen met behulp van de software van de fabrikant. Klik op de knop verkrijgen om de grafiek met meetresultaten op te halen en de resultaten op te slaan.</li>
		<li>Herhaal stap 3.1.2 voor elk van de verschillende voorbeelden die zijn voorbereid in stap 2,5. Opmerking: de voorbeeldcel moet zorgvuldig worden gereinigd met gedistilleerd water en voor gebruik elke keer gedroogd.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bepaal het grafeen gewicht in de resulterende suspensie.<ol>
<li>Vacuüm filter de 100 mL monster suspensie met een nylon membraan met een poriegrootte van 0,2 μm.</li>
		<li>Was de membraan film met ongeveer 1.000 mL water; Herhaal deze stap drie keer totdat alle vaste stoffen uit het membraan worden gewassen.</li>
		<li>Bepaal de gewassen watermassa met een uiterst nauwkeurige microbalans om het gewicht van de vaste stoffen in de suspensie van 100 mL te verkrijgen. Opmerking: de gewichten omvatten zowel het gewicht van de grafeennano vlokken als de PVA-polymeren.</li>
		<li>Analyseer het water met Thermogravimetrische analyse (TGA)18 om de PVA-concentratie te bepalen.</li>
		<li>Bereken de gemiddelde extinctiecoëfficiënt waarden van het met PVA gestabiliseerde systeem: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59740/59740equ01.jpg"> waarbij A de extinctie is gemeten bij 660 nm met UV-VIS-spectroscopie, en I de weglengte die tijdens de meting door het UV-licht is afgelegd; de relatie tussen de extinctie A en de grafeen concentratie CG is lineair. De extinctiecoëfficiënt ε is de helling van de kromme die is uitgezet voor de absorptie a als functie van de grafeen concentratie CG. Wanneer de extinctiecoëfficiënt ε wordt bepaald, kan CG worden bepaald door de absorptie A.
</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. de concentratie van resulterende nanovloeistoffen aanpassen
<ol><li>Vacuüm-filter de suspensies met een nylon membraan met een poriegrootte van 0,2 μm.</li>
	<li>Droog het membraan bij kamertemperatuur gedurende meer dan 12 uur.</li>
	<li>Spoel vervolgens de film af met heet gedeïoniseerd water.</li>
	<li>Droog het gedeïoniseerde water gedurende 24 uur onder een vacuüm om de grafeennanosheets te verkrijgen. Opmerking: de productiesnelheid van grafeen is ongeveer 1 mg/mL. Als de gewenste concentratie lager is dan dit, dan is het gemakkelijk om het alleen te verkrijgen door het toevoegen van PVA/water. Als de gewenste concentratie hoger is dan 1%, is het droogproces noodzakelijk. Hier tonen we een aandoening met een gewenste concentratie van 2%.</li>
	<li>Voeg de PVA/water-oplossing of grafeennanosheets toe om de concentratie aan te passen.</li>
	<li>Als de gewenste concentratie lager is dan de productiesnelheid, voeg dan de in stap 1.1.1 bereide PVA/wateroplossing toe om de gewenste concentratie te verkrijgen.</li>
</ol>5. het meten van de grootte verdelingen met Dynamische lichtverstrooiing
<ol><li>Schakel de nanodeeltjes Analyzer in en stel de detector in op C label. Plaats de monster suspensie op het testpaneel.</li>
	<li>Open de correlator-besturingsvenster software.</li>
	<li>Klik op niet-negatief beperkt minimaal vierkant: meervoudige doorgang in het menu.</li>
	<li>Stel de verstreken tijd in op 2 min.</li>
	<li>Selecteer water als het oplosmiddel type.</li>
	<li>Verander de diameter van de detector in 100 nm.</li>
	<li>Klik op de knop testen om de uitlezen te verkrijgen en de resultaten op te slaan.</li>
	<li>Herhaal stap 5.1-5.7 voor elk van de voorbeelden die zijn voorbereid na Step 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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

We hebben een methodologie voorgesteld voor het synthetiseren van grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen. De methode combineert twee procedures: exfoliatie en centrifugeren. Exfoliatie regelt de ondergrens van de nanodeeltjes en centrifugeren regelt de bovengrens van de nanodeeltjes.
Hoewel we in vloeibare fase exfoliatie van grafiet hebben gebruikt om grafeen nanodeeltjes te produceren, moeten de volgende wijzigingen in het protocol worden overwogen. Aanvullende exf...

Traditionele methoden die worden gebruikt voor het synthetiseren van grafeennano vloeistoffen gebruiken vaak sonicatie om grafeen poeder1 in vloeistoffen te dispergeren, en sonicatie heeft bewezen de grootteverdeling van grafeen nanodeeltjes2te veranderen. Aangezien de thermische geleidbaarheid van grafeen afhangt van de Vlok lengte3,4, is de synthese van grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen van vitaal belang voor warmteoverdrachts toepassingen. Gecontroleerde centrifugeren is met succes toegepast op vloeibare geëxtreerde grafeen dispersies om suspensies te scheiden in fracties met verschillende gemiddelde vlok grootten van5,6. Verschillende Terminal snelheden gebruikt bij centrifugeren leiden tot verschillende kritische bezinkings grootten7. De terminale snelheid kan worden gebruikt voor het elimineren van grote grafeen nanodeeltjes8.
Onlangs, maat-controleerbaar methoden gebruikt voor het synthetiseren van grafeen via vloeistof-fase exfoliatie zijn geïntroduceerd om te overwinnen van de fundamentele problemen die worden ondervonden door conventionele methoden9,10,11, 12,13. Het is bewezen dat de vloeibare fase exfoliëring van grafiet een effectieve manier is om grafeen suspensies14,15,16te produceren, en het onderliggende mechanisme laat zien dat de procesparameters verband houden met de lagere limieten van de grootte verdelingen van de grafeen nanodeeltjes. De grafeennano vloeistoffen werden gesynthetiseerd door de vloeibare exfoliatie van het grafiet met behulp van oppervlakteactieve stoffen17. Terwijl de ondergrens van de verdeling van de grafeennanoparticle-grootte kan worden geregeld door de parameters tijdens de peeling aan te passen, wordt minder aandacht besteed aan de bovengrens van de grootteverdeling van de grafeen nanodeeltjes.
Het doel van dit werk is het ontwikkelen van een protocol dat kan worden gebruikt voor het synthetiseren van grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen. Omdat exfoliatie alleen verantwoordelijk is voor de ondergrens van de resulterende grafeen nano vlokken, wordt extra centrifugeren geïntroduceerd om de bovengrens van de resulterende grafeen nano vlokken te beheersen. De voorgestelde methode is echter niet specifiek voor grafeen en kan geschikt zijn voor andere gelaagde verbindingen die niet kunnen worden gesynthetiseerd met behulp van traditionele methoden.

<table><tbody><tr><td>Beaker</td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td>500 mL</td><td></td></tr><tr><td>Beaker</td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td>5000 mL</td><td></td></tr><tr><td>Deionized water</td><td>Guangzhou Yafei Water Treatment Equipment Co., Ltd.</td><td></td><td>analysekwaliteit</td></tr><tr><td>Elektronische weegschaal</td><td>Shanghai Puchun Co., Ltd.</td><td>JEa10001</td><td></td></tr><tr><td>Filtermembraan</td><td>China Tianjin Jinteng Experiment Equipments Co., Ltd.</td><td>0,2 micron</td><td></td></tr><tr><td>Grafietpoeder</td><td>Tianjin Dengke chemical reagent Co., Ltd.</td><td></td><td>analysekwaliteit</td></tr><tr><td>Handschoenen</td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laboratoriumschaarmixer</td><td>Shanghai Specimen and Model Factory</td><td>jrj-300</td><td></td></tr><tr><td>Langhals platte bodemkolf</td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td>1000 ml</td><td></td></tr><tr><td>Nanodeeltjesanalysator</td><td>HORIBA, Ltd.</td><td>SZ-100Z</td><td></td></tr><tr><td>PVA</td><td>Shanghai Yingjia Industrial Development Co., Ltd.</td><td>1788</td><td>analysekwaliteit</td></tr><tr><td>Raman-spectrofotometer</td><td>HORIBA, Ltd.</td><td>Horiba LabRam 2</td><td></td></tr><tr><td>Scannend elektronenmicroscoop</td><td>Zeiss Co., Ltd.</td><td>LEO1530VP</td><td>SEM</td></tr><tr><td>Chirurgisch masker</td><td>China Jiangsu Mingtai Education Equipments Co., Ltd.</td><td>voor eenmalig gebruik</td><td></td></tr><tr><td>Thermische gravimetrische analyzer</td><td>Duitse NETZSCH Co., Ltd.</td><td>NETZSCH TG 209 F1 Libra</td><td>TGA-analyse</td></tr><tr><td>Transmissie-elektronenmicroscoop</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Co., Ltd.</td><td>JEM-1400plus</td><td>TEM</td></tr><tr><td>UV-Vis-spectrofotometer</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">Probeer de professionele online HTML-editor</td></tr></tbody></table>

synthese van grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen

Synthesis of Graphene Nanofluids with Controllable Flake Size Distributions

Een methode voor het synthetiseren van grafeennano vloeistoffen met regelbare vlok grootte verdelingen wordt gepresenteerd. Grafeen nano vlokken kunnen worden verkregen door de exfoliëring van grafiet in de vloeibare fase, en de exfoliatie tijd wordt gebruikt om de ondergrens van de grafeen nano Flake-grootte verdelingen te beheersen. Centrifugeren wordt met succes gebruikt om de bovengrens van de grootte verdelingen van nanodeeltjes te regelen. Het doel van dit werk is het combineren van exfoliatie en centrifugeren om de grootte verdelingen van de grafeen nano flake in de resulterende suspensies te controleren.

Het bestaan van grafeennanosheets kan worden gevalideerd door verschillende karakteristieke technieken. Figuur 1 toont de resultaten van de UV-VIS-meting voor de verschillende grootte verdelingen van de vlokken die door het bovengenoemde protocol worden geproduceerd. De spectra extinctie piek verkregen bij een golflengte van 270 nm is het bewijs van de grafeenvlokken. Verschillende gemiddelde komen overeen met verschillende concentraties. De laagst waargenomen absorptie komt overeen met de h...

Een methode voor het synthetiseren van grafeennano vloeistoffen met regelbare vlok grootte verdelingen wordt gepresenteerd.

Synthese van Grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen

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

De voorgestelde methode maakt gebruik van exfoliatieproces en centrifugatie proces om de lagere grenzen en de bovengrenzen van de grootte distributies van de resulterende grafinaat suspensie afzonderlijk te controleren. Het belangrijkste voordeel van de voorgestelde methode is dat de uiteindelijke grootteverdeling controleerbaar is door de procesparameters van de exfoliatiestap en de centrifugatiestap aan te passen. In een droge, schone, platte bodemkolf, voeg 20 gram PVA, en voeg vervolgens 1000 milliliter gedestilleerd water.Draai de kolf voorzichtig tot de PVA volledig oplost. Voeg vervolgens 50 gram grafietpoeder toe aan de platte bodemkolf en draai de kolf voorzichtig tot het grafietpoeder zich volledig verspreidt in de suspensie. Breng 500 milliliter van de resulterende schorsing over naar een bekerglas van 500 milliliter.Plaats het bekerglas onder een schuifmixer en plaats het bekerglas in de buurt van het midden van het mengvat om de vorming van een vortex te voorkomen. Laat de mengkop zakken naar de laagste stand, 30 millimeter van het basisvlak. Bereid vervolgens een waterbad door het vullen van een 5000-milliliter bekerglas met kamertemperatuur water, en plaats de 500-milliliter bekerglas in het bad.Start de mixer en verhoog de snelheid geleidelijk naar 4.500 tpm. Meng op deze snelheid gedurende 120 minuten. Verander het water om de 30 minuten.Voer deze exfoliatiestap nog vijf keer uit met een andere duur. De mengtijd bepaalt de lagere zijdelingse groottelimiet van de grafeennnnchilfvlokken. Verzamel de 500-milliliter gegenereerde suspensies na elke exfoliatie stap.Label elke suspensie met de exfolation tijd en centrifuge de verzamelde suspensie op 140 keer g gedurende 45 minuten. Om het onverfolieerde grafiet te verwijderen, gebruikt u een pipet om de bovenste 80% van het supernatant van elke centrifugebuis te verzamelen voor verdere centrifugatie. Centrifuge de supernatant suspensie van de laatste centrifugatiestap op 8, 951 keer g gedurende 45 minuten.Verzamel de bovenste 50% van de supernatant in de centrifugebuis en label het monster met een getal. Voeg vervolgens 50 milliliter van het eerder bereide PVA-waterreagens toe aan het sediment en schud de buis krachtig met de hand totdat het sediment goed verspreid is in de suspensie. Centrifuge de schorsing op 8, 951 keer g gedurende 45 minuten.Verzamel de bovenste 80%voor verdere metingen. Herhaal de centrifugatiestap voor de pellet nog vier keer met vier verschillende centrifugatiesnelheden. De centrifugatiesnelheid bepaalt de bovenste zijdelingse groottelimiet van de grafeennnnchilfvlokken.Bereid nu de ultraviolette spectroscopie voor. Met de eerder voorbereide PVA-wateroplossing in een droge, schone monstercel kalibreer je de ultraviolette zichtbare spectrometer, stel je de PVA-waterconcentraties in op 0%, voeg dan de PVA-waterresuspensie na centrifugatie toe aan een droge, schone monstercel, met een padlengte van 10 millimeter, en verkrijg een uitlezing met behulp van de software van de fabrikant. Klik op de knop Verkrijgen om de grafiek met meetresultaten op te halen en de resultaten op te slaan.Vervolgens, om het grafeengewicht te bepalen, vacuüm filter de monster suspensie met behulp van een nylon membraan met een porie grootte van 0,2 micron. Verkrijg de membraanfilm en was met ongeveer 200 milliliter water in een beker. Herhaal de was drie keer, totdat alle vaste stoffen zijn weggespoeld van het membraan.Bepaal de gewassen watermassa met een hoge precisie microbalans om het gewicht van de vaste stoffen te verkrijgen. Nogmaals, vacuüm filteren de watersuspensies met behulp van een nylon membraan met een porie grootte van 0,2 micron. Verkrijg het membraan en droog het op kamertemperatuur gedurende meer dan 12 uur.Spoel de film vervolgens af met 200 milliliter gedeïsized water in een beker. Als de gewenste concentratie lager is dan de productiesnelheid van één milligram per milliliter, voeg dan de bereide PVA-wateroplossing toe om de gewenste concentratie te verkrijgen. Als de gewenste concentratie hoger is dan 1% droog het gedeïmiseerd water onder vacuüm in de droger gedurende 24 uur om de grafeen nanosheets te verkrijgen.In dit protocol, de ultraviolette zichtbare meting van de verschillende flake grootte distributies toont de spectra absorptie piek verkregen op een golflengte van 270 nanometer, wat wijst op het bewijs van de grafeenvlokken. Suspensie met verschillende concentratie heeft verschillende 660-nanometer absorptie. De D-band en 2D-band van de Raman-spectroscopie bepaalt de vlokdikte van de grafeennnncolfvlokken.De D-band van het Raman-spectrum, die gerelateerd is aan grafeen sp3 koolstofatomen, maakt onderscheid tussen het initiële grafiet en de grafeennnnchilfvlokken. Lage D-bandintensiteit geeft de defectvrije grafeen nanosheets aan. Voor de resulterende ophanging werd een onderscheidende grootteverdeling waargenomen, voorbereid met verschillende centrifugatiesnelheden.Zowel de transmissie elektronenmicroscopie als de microscopie van het scanningelektron tonen aan dat grafeen werd geproduceerd, en de exfoliatie was succesvol. Echter, de centrifugatie stap werkte alleen op nanodeeltjes met gemiddelde diameters groter dan 1000 nanometer. De relatie tussen de bovengrenzen van de grootteverdelingen met de centrifugatiesnelheid moet vooraf worden bepaald.Aangezien de grootte niet van invloed is op de voorgestelde methode, is de efficiëntie van de warmteoverdracht mogelijk om te worden gemanipuleerd onder omstandigheden zoals sommige connectiviteits-, convectie- en overdrachtstoepassingen in het midden. Het PVA-polymeer is schadelijk voor de mens. Gezichtsmasker en handschoenen moeten worden gebruikt om de operator te beschermen.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Anodische boogontlading is een van de meest praktische en efficiënte methoden om diverse koolstofnanostructuren synthetiseren. Ter verhoging van de boog beheersbaarheid en flexibiliteit, was een niet-uniform magnetisch veld kennis met de een-staps synthese van grootschalige grafeen vlokken en hoogzuivere single-walled carbon nanotubes proces.

Gelijktijdig Synthese van enkelwandige koolstof nanobuisjes en grafeen in een magnetisch-enhanced Arc Plasma

Millifluidic apparaten worden gebruikt voor gecontroleerde synthese van nanomaterialen tijdsopgeloste analyse van reactiemechanismen als continu katalyse.

Millifluidics voor chemische synthese en Tijdopgeloste mechanistische studies

Deze videomethode beschrijft de synthese van 3D monolithische grafietmaterialen met een hoog oppervlak, afgeleid van polymeervoorlopers, evenals enkellaags grafietoxide.

Synthese en functionalisering van 3D Nano-grafeen Materialen: Grafeen Aerogels en Grafeen Macro Assemblies

Een protocol voor het vloeibare afschilfering van gelaagde materialen nanosheets, wordt hun grootte selectie en maat opmeten door microscopische en spectroscopische technieken gepresenteerd.

Voorbereiding van de Liquid-geëxpandeerd Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets met gecontroleerde grootte en dikte: A State of the Art Protocol

Dit artikel beschrijft een proces voor het afstemmen van de grootte en crosslinking dichtheid van covalent kruisverwijzende nanodeeltjes van lineaire polyesters met hanger functionaliteit. Door afstemming synthese parameters (polymeer moleculair gewicht, hanger functionaliteit opneming en simulaties van de crosslinker), worden een nanoparticle van de gewenste grootte en crosslinking dichtheid bereikt voor drug delivery toepassingen.

Nanosponge Tunability in grootte en Crosslinking dichtheid

Dit protocol gegevens een nieuwe nano-productie-techniek die kan worden gebruikt om controleerbaar en aanpasbare nanoparticle films over grote gebieden op basis van de zelf-assemblage van de dewetting van verkapte metalen films.

Groot gebied substraat-gebaseerde Nanofabrication van controleerbaar en aanpasbare gouden nanodeeltjes Via afgetopte Dewetting

Voor een continue en schaalbare synthese van edel metaal-gebaseerde nanocomposieten, een nieuwe fotokatalytische reactoren is ontwikkeld en haar structuur, werking beginselen en product kwaliteit optimalisatie strategieën worden beschreven.

Een continue-stroom fotokatalytische Reactor voor de juist gecontroleerde afzetting van metalen nanodeeltjes

Een combinatie van oplossings- en oppervlakte-ondersteunde synthese opent nieuwe richtingen in de atomair nauwkeurige synthese van nanostructuren. De aftastentunneling microscopie (STM) die door contactloze atoomkrachtmicroscopie (nc-AFM) wordt aangevuld maakt gedetailleerde karakterisering van nieuw ontworpen en gegenereerde op koolstof gebaseerde nano-voorwerpen mogelijk.

Microscopische visualisatie van poreuze nanografenen gesynthetiseerd door een combinatie van oplossings- en oppervlaktechemie

We rapporteren een eenpotige hydrothermale synthese van mangaan ferrietclusters (MFC's) die onafhankelijke controle biedt over de materiaaldimensie en -samenstelling. Magnetische scheiding maakt een snelle zuivering mogelijk, terwijl oppervlaktefunctionalisatie met behulp van gesulfoneerde polymeren ervoor zorgt dat de materialen niet-aggregerend zijn in biologisch relevant medium. De resulterende producten zijn goed gepositioneerd voor biomedische toepassingen.

Stabiele waterige suspensies van mangaan ferrietclusters met instelbare nanoschaaldimensie en -samenstelling

Dit artikel presenteert een geoptimaliseerd, op ervaring gebaseerd protocol voor het vervaardigen van hoogwaardige op grafeen gebaseerde moiré-superroosterapparaten met nauwkeurige draaihoeken, met behulp van een aangepaste droge overdrachtstechniek op basis van een zeer afstembare, op maat gemaakte overdrachtsopstelling.

Geoptimaliseerde fabricageprocedure voor hoogwaardige Moiré Superlattice-apparaten op basis van grafeen

Het artikel presenteert de protocollen van een cascade-ontwerpoxidatieproces en een zeer basale reductiereactie voor innovatieve, schaalbare omzetting van grafiet in meerlaags grafietoxidepoeder, grafeenoxide nanosheets, supramoleculair gereduceerde grafeenoxide hydrogel en gereduceerde grafeenoxide nanomaterialen.

Schaalbare syntheses van grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide met behulp van cascadeontwerpoxidatie en zeer basale reductiereacties

Leer de synthese van grafeennanovloeistoffen met bestuurbare vlokgrootteverdelingen via exfoliatie en centrifugatie. Deze methode optimaliseert stabiliteit en prestaties voor toepassingen in elektronica en energieopslag.

Synthese van Grafeennano vloeistoffen met bestuurbare vlok grootte verdelingen

Meer video's verkennen