石墨烯表面疏水性能研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

什么叫親水性和疏水性？

親水性：指帶有極性基團(tuán)的分子，對(duì)水有較大的親和能力，可以吸引水分子，或易溶解于水。這類分子形成的固體材料的表面，易被水所潤(rùn)濕。具有這種特性都是物質(zhì)的親水性。

疏水性：分子偏向于非極性，并因此較會(huì)溶解在中性和非極性溶液（如有機(jī)溶劑）。疏水性分子在水里通常會(huì)聚成一團(tuán)，而水在疏水性溶液的表面時(shí)則會(huì)形成一個(gè)很大的接觸角而成水滴狀。

材料表面潤(rùn)濕過(guò)程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)界面發(fā)生性質(zhì)和能量的變化。當(dāng)水分子之間的內(nèi)聚力小于水分子與固體材料分子間的相互吸引力時(shí)，材料被水潤(rùn)濕，此種材料為親水性的，稱為親水性材料；而水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料分子間的吸引力時(shí)，則材料表面不能被水所潤(rùn)濕，此種材料是疏水性的（或稱憎水性），稱為疏水性材料。

石墨烯材料獨(dú)牛寺的結(jié)構(gòu)、大的比表面積，使得它擁有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值逐漸突顯，逐漸成為很多領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。比表面積是其一個(gè)重要的性質(zhì)，是衡量石墨烯材料性能的一項(xiàng)非常重要的參量，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是一種先進(jìn)的測(cè)試懸浮液顆粒表面特性的方法，低場(chǎng)核磁共振法測(cè)試時(shí)間短，不需要繁瑣的樣品處理過(guò)程，無(wú)需引入外部試劑。在監(jiān)測(cè)懸浮液狀態(tài)下顆粒與溶劑之間的表面化學(xué)、親和性、潤(rùn)濕性等方面具有獨(dú)牛寺的優(yōu)勢(shì)。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)用于石墨烯表面疏水性能研究基本原理

材料的親水性與疏水性與顆粒的團(tuán)聚與分散存在直接的關(guān)聯(lián)，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可研究顆粒材料在水中的分散規(guī)律及分散行為與顆粒的潤(rùn)濕性的關(guān)系，通過(guò)顆粒間的相互作用了解分散作用機(jī)制。

對(duì)于潤(rùn)濕的顆粒體系，顆粒表面會(huì)附著一層液相分子，這些液相分子因無(wú)機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的，液相分子的馳豫時(shí)間（relaxation time）與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長(zhǎng)得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多，弛豫時(shí)間也就更短。因此，可以利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來(lái)測(cè)量懸浮液體系的馳豫時(shí)間，并計(jì)算顆粒的濕潤(rùn)比表面積（可利用的吸附表面積），進(jìn)而用來(lái)研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤(rùn)濕性等問(wèn)題。