BeNano 180 Zeta检测石墨烯的Zeta电位
关键词：zeta电位、石墨烯
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。
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最新推出的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。
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herry方程，我们把颗粒的电泳迁移率和其zeta电位ζ联系起来：
其中ε为介电常数，η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benano180zeta纳米粒度及zeta电位仪，使用波长671nm，功率50mw激光器作为光源，在173°角进行粒径检测，在12°度角进行zeta电位检测。采用pals相位分析光散射技术。
图1.benano180zeta纳米粒度及zeta电位仪
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。
图2. 左侧为样品一，右侧为样品二
通过benano180zeta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。
测试结果和讨论
图3.样品1多次检测相图
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。
表１. zeta电位结果
测试
zeta电位 （ｍｖ）
样品1
样品2
１
-50.45
-34.60
２
-50.48
-34.51
３
-53.78
-34.04
平均值
-51.57
-34.08
标准偏差
1.91
0.3
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。
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其中ε为介电常数，η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。
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图1.benano180zeta纳米粒度及zeta电位仪
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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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测试
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样品1
样品2
１
-50.45
-34.60
２
-50.48
-34.51
３
-53.78
-34.04
平均值
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0.3
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