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°度角进行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。