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。

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