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      BeNano 180 Zeta檢測石墨烯的Zeta電位

      更新時間:2023-07-24      點擊次數:4202
       

      關鍵詞:Zeta電位、石墨烯


      石墨烯(Graphene)是一種碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料,具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

       

      可以在石墨烯表面植入官能團從而大幅提高材料的細胞和生物活性,石墨烯的表面帶電與表面改性密切相關。

      在這篇應用報告中,我們使用丹東百特儀器公司最新推出BeNano 180 Zeta納米粒度及Zeta電位儀檢測了分散在水性環境中的改性石墨烯的Zeta電位。

       

      原理和設備                                                        

      電泳光散射技術ELS是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上,檢測角度12°的散射光信號。在樣品兩端施加一個電場,樣品中的帶點顆粒在電場力的驅動下進行電泳運動。由于顆粒的電泳運動,樣品的散射光的頻率會產生一個頻移,即多普勒頻移。利用數學方法處理散射光信號,得到散射光的頻率移動,進而得到顆粒的電泳運動速度,即電泳遷移率μ。通過Herry方程,我們把顆粒的電泳遷移率和其Zeta電位ζ聯系起來:

      image.png 

      其中ε為介電常數,η為溶劑粘度,f(κα)Henry函數,κ為德拜半徑倒數,α代表粒徑,κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值。

         丹東百特公司的BeNano 180 Zeta納米粒度及Zeta電位儀,使用波長671 nm,功率50 mW激光器作為光源,在173°進行粒徑檢測,在12°度角進行Zeta電位檢測。采用PALS相位分析光散射技術。

      image.png 

      圖1. BeNano 180 Zeta納米粒度及Zeta電位儀

       

      樣品制備和測試條件

      測試了兩個表面改性的石墨烯懸浮液樣品的Zeta電位。由于樣品本身為懸浮液,目測濁度不高,所以采用原樣測試。

      image.png 

      圖2. 左側為樣品一,右側為樣品二

      通過BeNano 180 Zeta內置的溫度控制系統開機默認測試溫度控制為25±0.1,每一個樣品在放入樣品池后進行至少三次測試,以檢測結果的重復性和得到結果的標準偏差。

      測試結果和討論

      image.png 

      圖3. 樣品1多次檢測相圖

      image.png 

      圖4. 樣品2多次檢測相圖

      通過電泳光散射,得到了兩個表面改性的石墨烯樣品的Zeta電位信息。圖3和圖4中展示了三次重復性測試的相圖,相圖斜率代表了散射光由于電泳運動造成的頻率的偏移??梢酝ㄟ^圖中曲線看出,相圖斜率清晰,信噪比良好。

       

      表1. Zeta電位結果

      測試

      Zeta電位?。ǎ恚郑?/span>

       

      樣品1

      樣品2

      -50.45

      -34.60

      -50.48

      -34.51

      -53.78

      -34.04

      平均值

      -51.57

      -34.08

      標準偏差

      1.91

      0.3

        對于兩個樣品的3次重復性結果列于表1中,可以看到兩個石墨烯樣品在當前溶液環境中Zeta電位為負值,說明石墨烯顆粒表面攜帶負電。相對而言樣品1的Zeta電位絕對值更高,說明在當前溶液環境中樣品1表面的電荷密度更高。三次測試結果的重復性較好,說明顆粒表面帶有較多電荷,懸浮液穩定性較好。

       

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