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二維材料是一類層間結(jié)合力較弱，而層內(nèi)結(jié)合力強(qiáng)的材料，從微電子學(xué)到催化、傳感、能源存儲等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，現(xiàn)在越來越受到人們的關(guān)注。常見的二維材料有：石墨，氮化硼（BN），過渡金屬二硫化物(MoS₂，WS₂)，以及一些金屬氧化物（MoO₃，MnO₂）。為充分發(fā)揮二維材料的性能，對其進(jìn)行有效分散必不可少。備受青瞇的分散方法是液體分散法，因為液體分散法可以用于二維納米材料的大規(guī)模生產(chǎn)。在木材中分離出來的納米纖維素（NFC）綠色無毒，直徑在納米范圍，長度可在微米范圍。因為納米纖維素具有兩親性，它可被用作穩(wěn)定劑和分散劑。  

圖1 各種二維材料及結(jié)構(gòu)

通常采用分散機(jī)和攪拌機(jī)來進(jìn)行液體分散，但是存在穩(wěn)定性差，分散性不好等問題。為了解決上述技術(shù)問題，我們提供了用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)，制備納米纖維素分散劑的方法。  

一． TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)介紹

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)采用高壓噴射原理，能夠在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大的剪切力，碰撞力，氣穴力，從而將大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均質(zhì)的狀態(tài)存在，能夠大幅提升效率。

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)不堵不漏，采用10寸工業(yè)觸控屏，可實時監(jiān)控壓力曲線圖，最高壓力可達(dá)4000bar。

圖2 均質(zhì)機(jī)原理圖

圖3 各型號的TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)

二． 實驗描述

將未干燥過的絕干針葉木漿與TEMPO，NaBr充分混合均勻，反應(yīng)通過NaClO的加入引發(fā)，并在室溫攪拌下發(fā)生反應(yīng)。體系的pH值通過NaOH控制穩(wěn)定在10.5，直至體系內(nèi)剩余NaClO反應(yīng)完全結(jié)束。反應(yīng)后的漿料通過過濾洗滌干凈，至pH呈中性。將得到的纖維配成 1％的濃度通過TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)在25KPa壓力下處理1遍，得到透明納米纖維素分散劑（圖4）并貯存于4℃冰箱。

圖4 NFC分散劑

將BN粉或MoS₂粉與一定量的NFC分散劑在水中混合，將混合液在槽式超聲儀中超聲實現(xiàn)分散。然后離心分離出上層清液。其中，圖5a為用NFC分散劑來分散二維材料BN，圖5b為用NFC分散劑來分散二維材料MoS₂。由圖5a可知，分散液靜置10天后，未加NFC分散劑的溶液出現(xiàn)絮聚沉淀現(xiàn)象，加入NFC分散劑的BN分散液仍然非常穩(wěn)定。同樣由圖5b可知，未加NFC分散劑的MoS₂溶液靜置1天以后便沉淀下來，而NFC輔助分散的MoS₂分散液靜置2個月以后仍非常穩(wěn)定。

圖5

總之，用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)制備的NFC分散劑來分散二維材料，分散方法簡單，分散效率高，得到的分散液穩(wěn)定性好且濃度高 (BN濃度為1.1mg/mL, MoS₂的分散液濃度高達(dá)0.9mg/mL)，分散得率高 (BN 的得率為22%)。并且隨著NFC添加量增加，分散液的濃度增加，可進(jìn)行材料的大批量分散。

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