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纳米粒度仪BeNano 180 Zeta在石墨烯Zeta电位检测中的应用
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百特BETTERSIZE

时间: 2024-02-26 10:16 浏览量: 17

石墨烯(Graphene)是一种碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。



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可以在石墨烯表面植入官能团从而大幅提高材料的细胞和生物活性,石墨烯的表面带电与表面改性密切相关。


在这篇应用报告中,我们使用丹东百特仪器公司推出的BeNano 180 Zeta纳米粒度及Zeta电位仪检测了分散在水性环境中的改性石墨烯的Zeta电位。


石墨烯Zeta电位测试原理和设备


电泳光散射技术ELS是利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上,检测角度12°的散射光信号。在样品两端施加一个电场,样品中的带点颗粒在电场力的驱动下进行电泳运动。由于颗粒的电泳运动,样品的散射光的频率会产生一个频移,即多普勒频移。利用数学方法处理散射光信号,得到散射光的频率移动,进而得到颗粒的电泳运动速度,即电泳迁移率μ。通过Henry方程,我们把颗粒的电泳迁移率和其Zeta电位ζ联系起来:



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其中ε为介电常数,????为溶剂粘度,f(κα)为Henry函数,κ为德拜半径倒数,α代表粒径,κα代表了双电层厚度和颗粒半径的比值。


丹东百特公司的BeNano 180 Zeta纳米粒度及Zeta电位仪,使用波长671 nm,功率50 mW激光器作为光源,在173°角进行粒径检测,在12°角进行Zeta电位检测。采用PALS相位分析光散射技术。

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图1. BeNano 180 Zeta纳米粒度及Zeta电位仪


石墨烯Zeta电位测试样品制备和测试条件


测试了两个表面改性的石墨烯悬浮液样品的Zeta电位。由于样品本身为悬浮液,目测浊度不高,所以采用原样测试。

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图2. 左侧为样品一,右侧为样品二


通过BeNano 180 Zeta内置的温度控制系统开机默认测试温度控制为25℃±0.1℃,每一个样品在放入样品池后进行至少三次测试,以检测结果的重复性和得到结果的标准偏差。


石墨烯Zeta电位测试测试结果和讨论

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图3. 样品1多次检测相图

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图4. 样品2多次检测相图


通过电泳光散射,得到了两个表面改性的石墨烯样品的Zeta电位信息。图3和图4中展示了三次重复性测试的相图,相图斜率代表了散射光由于电泳运动造成的频率的偏移。可以通过图中曲线看出,相图斜率清晰,信噪比良好。

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表1.Zeta电位结果


对于两个样品的3次重复性结果列于表1中,可以看到两个石墨烯样品在当前溶液环境中Zeta电位为负值,说明石墨烯颗粒表面携带负电。相对而言样品1的Zeta电位绝对值更高,说明在当前溶液环境中样品1表面的电荷密度更高。三次测试结果的重复性较好,说明颗粒表面带有较多电荷,悬浮液稳定性较好。