二维材料用纳米纤维素分散剂的高效分散解决方案

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二维材料用纳米纤维素分散剂的高效分散解决方案二维材料是一类层间结合力较弱，而层内结合力强的材料，从微电子学到催化、传感、能源存储等领域都有着广泛的应用前景，现在越来越受到人们的关注。常见的二维材料有：石墨，氮化硼（BN），过渡金属二硫化物(MoS2，WS2)，以及一些金属氧化物（MoO3，MnO2）。为充分发挥二维材料的性能，对其进行有效分散必不可少。备受青眯的分散方法是液体分散法，因为液体分散法可以用于二维纳米材料的大规模生产。在木材中分离出来的纳米纤维素（NFC）绿色无毒，直径在纳米范围，长度可在微米范围。因为纳米纤维素具有两亲性，它可被用作稳定剂和分散剂。 图1 各种二维材料及结构通常采用分散机和搅拌机来进行液体分散，但是存在稳定性差，分散性不好等问题。为了解决上述技术问题，我们提供了用TRILOS超高压纳米均质机，制备纳米纤维素分散剂的方法。 上海人和科学仪器有限公司 上海人和科学仪器有限公司Shanghai Renhe Scientific Instrument Co.， Ltd. Shanghai Renhe Scientific Instrument Co.， Ltd. 二维材料用纳米纤维素分散剂的高效分散解决方案 二维材料是一类层间结合力较弱，而层内结合力强的材料，从微电子学到催化、传感、能源存储等领域都有着广泛的应用前景，现在越来越受到人们的关注。常见的二维材料有：石墨，氮化硼（BN），过渡金属二硫化物(MoS2，WS2)，以及一些金属氧化物（MoO3，MnO2）。为充分发挥二维材料的性能，对其进行有效分散必不可少。备受青眯的分散方法是液体分散 法，因为液体分散法可以用于二维纳米材料的大规模生产。在木材中分离出来的纳米纤维素 （NFC）绿色无毒，直径在纳米范围，长度可在微米范围。因为纳米纤维素具有两亲性，它 可被用作稳定剂和分散剂。 图1各种二维材料及结构 通常采用分散机和搅拌机来进行液体分散，但是存在稳定性差，分散性不好等问题。为 了解决上述技术问题，我们提供了用TRILOS超高压纳米均质机，制备纳米纤维素分散剂的 方法。 一．TRILOS超高压纳米均质机介绍 TRILOS超高压纳米均质机采用高压喷射原理，能够在短时间内产生巨大的剪切力，碰 撞力，气穴力，从而将大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均质的状态存在，能够大幅提升效率。 TRILOS超高压纳米均质机不堵不漏，采用10寸工业触控屏，可实时监控压力曲线图， 最高压力可达4000bar。 图2均质机原理图 图3各型号的TRILOS超高压纳米均质机 二．实验描述 将未干燥过的绝干针叶木浆与TEMPO，NaBr充分混合均匀，反应通过NaClO的加入 引发，并在室温搅拌下发生反应。体系的pH值通过NaOH控制稳定在10.5，直至体系内剩 余NaClO反应完全结束。反应后的浆料通过过滤洗涤干净，至pH呈中性。将得到的纤维 配成 1％的浓度通过TRILOS超高压纳米均质机在25KPa压力下处理1遍，得到透明纳米 纤维素分散剂（图4）并贮存于4℃冰箱。 图4 NFC分散剂 将BN粉或MoS2粉与一定量的NFC分散剂在水中混合，将混合液在槽式超声仪中超声 实现分散。然后离心分离出上层清液。其中，图5a为用NFC分散剂来分散二维材料BN，图5b为用NFC分散剂来分散二维材料MoS2。由图5a可知，分散液静置10天后，未加NFC 分散剂的溶液出现絮聚沉淀现象，加入NFC分散剂的BN分散液仍然非常稳定。同样由图 5b可知，未加NFC分散剂的MoS2溶液静置1天以后便沉淀下来，而NFC辅助分散的MoS2分散液静置2个月以后仍非常稳定。 图5 总之，用TRILOS超高压纳米均质机制备的NFC分散剂来分散二维材料，分散方法简 单，分散效率高，得到的分散液稳定性好且浓度高 (BN浓度为1.1mg/mL， MoS2的分散液浓 度高达0.9mg/mL)，分散得率高 (BN的得率为22%)。并且随着NFC添加量增加，分散液 的浓度增加，可进行材料的大批量分散。 上海人和科学仪器有限公司 网址： www.renhe . net