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如何將adamasnano金剛石粉末分散在溶液中？
在許多應(yīng)用中，在水或溶劑中具有分散良好的納米金剛石溶液對于達到理想的結(jié)果至關(guān)重要。納米金剛石的聚集體（實際上，大多數(shù)納米材料）在許多應(yīng)用中的表現(xiàn)不如分散良好的顆粒。從金剛石粉末開始可以準確控制溶液中金剛石的濃度，但如果沒有適當?shù)膬x器，將金剛石懸浮在溶液中可能很棘手。
重要的是要理解，“分散性”（鉆石在溶劑中不聚集的分散程度）是一個復(fù)雜的問題，取決于多個因素，其中一些因素相互關(guān)聯(lián)，例如： (1)納米金剛石表面化學(xué)，(2)粒度，(4)pH，(5)溶劑類型。關(guān)于這些話題的考慮，看我的納米金剛石粒子在溶液中是不穩(wěn)定的，我該怎么辦？或者納米金剛石可以使用哪些溶劑？在本討論中，假設(shè)您使用的溶劑中特定的金剛石分散良好，并且您從粉末狀金剛石開始。
金剛石粉末的分散方法
將納米金剛石粉末懸浮在溶液中有幾種常見的實驗室技術(shù)：(1)用超聲波浴超聲分散，(2)用空化超聲波喇叭超聲分散，(3)渦旋混合。每種方法的示意圖如下所示。
圖1.每種分散技術(shù)的示意圖。在超聲波浴中，將容器內(nèi)的樣品浸入超聲波通過的水浴中，并在適當條件下發(fā)生超聲空化。加熱可以應(yīng)用于許多實驗室超聲波浴。通過基于角的超聲空化，將頭端直徑為“d”的金屬（通常為鈦）探針置于含有液體的樣品內(nèi)，超聲波在探針頭端附近產(chǎn)生空化。這種方法提供了非常高的功率密度。渦旋混合主要用于離心后復(fù)溶顆粒，或促進兩種或多種組分的快速均勻混合。它可以在較小程度上用于促進金剛石粉末的溶解，但如果確實發(fā)生聚集，它并不能提供任何解聚的手段，這在以納米金剛石粉末開始時是典型的。
| 超聲波浴Ultrasonic Bath | 超聲空穴作用 Ultrasonic Cavitation | 渦旋混合 Vortex Mixing |
典型質(zhì)量標準 | -40 kHz工作頻率（典型） -大功率：~100瓦/加侖（26瓦/升） -1 L至20 L浴體積 | - 25-30 kHz工作頻率（典型） - 大功率：500w - >10 kW
| -~100至~3000 rpm操作 -樣品容器激活的壓力 |
優(yōu)點 | -無樣品污染 -通過水浴提供冷卻（或加熱） -多個樣本同時處理 -費用（一般$100-$3k） | - 優(yōu)異的分散性和解聚性（高功率密度） - 快速治療時間（秒至分鐘） - 可能的較小治療體積(uL)和流通池允許大的過程治療 - 占地面積小 | - 使用簡單 - 樣品無外部污染 - 與生物材料相容（溫和） - 價格低廉（100美元至 500美元（典型值） - 占地面積非常小 |
缺點 | -解聚不良，功率密度較低 -樣本處理不均勻（浴槽中的樣本定位棘手） -治療時間長（分鐘至小時） -超聲波通過樣品容器壁的衰減潛在的大足跡 | - 高成本（通常 > $4 k） - 需要外部冷卻，樣品可能很快過熱 - 隨著時間的推移，超聲導(dǎo)致的樣本污染 - 隨著時間的推移，探頭需要更換，費用約為幾百美元 | - 未提供解聚方法 - 在某些情況下，菱形可能粘附在樣品血管側(cè)壁上 |
建議 | 不建議獲得分散良好、均勻的納米金剛石混懸液。它們可用于在離心后幫助復(fù)溶材料（尤其是。聯(lián)合使用時 渦旋混合）。 | 強烈建議實現(xiàn)納米金剛石粉末的解聚和分散到溶液中。 | 建議在使用納米金剛石時用作通用工具。渦旋混合提供了一種復(fù)溶離心材料的簡單方法，在處理生物材料時是必要的。 |
超聲空化探頭分散金剛石粉的典型工藝
以下為制備10 mg/mL(1%w/v)100 nm羧化HPHT金剛石溶液的一般使用程序。它可以用于其他金剛石粉末和樣品保存容器；但是，根據(jù)具體材料，可能需要一些程序開發(fā)。使用配有1/8”探頭的Cole Parmer 750 W超聲處理器編寫程序。
1. 稱取50 mg納米金剛石粉末，加入15 mL聚丙烯錐形離心管中。
2. 向離心管中加入約5 mL去離子水。
3. 將超聲處理器的幅值設(shè)置為22%。
4. 用去離子水填充單獨的15 mL錐形離心管至至少5 mL體積，并將超聲變幅桿浸入水中。短暫（約5秒）打開超聲處理器，沖洗探頭表面上的任何材料。
5. 從去離子水中取出探頭，然后短暫脈沖超聲變幅桿（約0.5 s），以除去探頭上的殘留水。
6. 向單獨的容器中加入冷水（理想情況下為冰冷水），然后將含有金剛石和水懸浮液的離心管放入冷水浴中。
7. 將超聲探頭浸入樣品瓶中。確保探針不接觸離心管的側(cè)壁，或者，如果接觸，確保管壁可以自由地遠離探針。請勿強行將探針頭端移至離心管底部。
8. 打開超聲波處理器，讓其運行3 min（實際上，該時間可以縮短很多，在這種情況下，不到1 min就足夠了）。確保粉末不沉積在離心管底部，必要時上下移動離心管，以便于從小瓶底部取出材料。
9. 完成10 mg/mL(50 mg，5 mL)100 nm溶液的制備。
