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Henry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。
图1. BeNano 180 Zeta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。
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
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。
作者简介PROFILE
刘诗玘
百特应用实验室
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丹东百特仪器有限公司是中国知名的粒度测试仪器制造商和粒度测试技术的研发基地，是国家高新技术企业、辽宁省软件企业、辽宁省守合同重信誉企业，中国颗粒学会常务理事单位和测试专业委员会副主任单位。主要产品有PM2.5&PM10采样器、滤膜自动称重系统、激光粒度仪、显微图像粒度仪、粉体特性测试仪等5个系列共34个品种。产品销往全国34个省市区，还出口到德国、韩国、美国、俄罗斯、印度、巴西等九十多个国家和地区，在环境空气监测、气象研究、制药、非金属材料、电池材料和金属粉的生产、应用和研究领域得到广泛的应用，产品的技术性能和质量居国际前列。
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