Функционализация поверхности многослойных углеродных нанотрубок

Целью работы является отработка методики окисления многослойных углеродных нанотрубок (МСУНТ) и установление зависимости их функционального состава от условий окисления. На основе исходных МСУНТ были синтезированы три серии образцов, окисленных в разных условиях: концентрированным пероксидом водорода в смеси с серной кислотой при стандартных условиях; концентрированным пероксидом водорода в смеси с серной кислотой при кипении; концентрированной нитратной кислотой при температурах 50, 75 и 100 оС. Качественную и количественную характеристику функциональных групп на поверхности МСУНТ проводили их титрованием по методу Бема. Установлено, что обработка многослойных углеродных нанотрубок концентрированным раствором пероксида водорода в присутствии серной кислоты при стандартных условиях в течение 2–27 ч приводит к образованию на их поверхности преимущественно фенольных групп и небольшого количества лактонных, но не приводит к формированию карбоксильных групп. При окислении МСУНТ пероксидом водорода в смеси с серной кислотой при кипении в течение 1–60 мин достигаются приблизительно в 2,5 раза меньшие степени окисления, чем при обработке такой же смесью при комнатной температуре. Причем по-вышение температуры окисления способствует образованию карбоксильных групп и не способствует формированию лактонных групп. Содержание фенольных групп в обеих сериях образцов превалирует.

Год издания: 
2012
Номер: 
5
УДК: 
544.723.54
С. 140—145. Іл. 10. Табл. 1. Бібліогр.: 21 назва.
Литература: 

1. J. Sun and M. Isawa, “Single-walled carbon nanotubes coated with titania nanoparticles”, Carbon, no. 42, pp. 885—901, 2004.
2. D.J. Guo, “Electrochemical synthesis of Pd nanoparticles on functional MWNT surface”, Electrochem. Com., no. 6, pp. 999—1003, 2004.
3. X.B. Huang, “Preparation of ceria nanoparticles supported on carbon nanotubes”, Mater. Res. Bull., no. 37, pp. 313— 318, 2002.
4. X. Xie, “Characterization of a manganese dioxide/carbon nanotube composite fabricated using an in situ coating method”, Carbon, no. 45, pp. 2365—2373, 2007.
5. X. Huang and C. Pan, “Preparation and characterization of γ-MnO2/CNTs nanocomposite”, Mater. Let., no. 42, pp. 885—901, 2004.
6. X. Huang, “Low temperature SCR of NO with NH3 over carbon nanotubes supported vanadium oxides”, Catal. Today, no. 126, pp. 279—283, 2007.
7. I. Moriguchi, “A Mesoporous Nanocomposite of TiO2 and Carbon Nanotubes as a High-Rate Li-Intercalation Electrode Material”, Adv. Mater., no. 18, pp. 69—73, 2006.
8. R.J. Chen, “Noncovalent Sidewall Functionalization of Single-Walled Cardon Nanotubes for Protein Immobili- zation”, J. Americ. Chem. Soc., no. 123, pp. 3838—3839, 2001.
9. A. Satake, “Porphyrin—Carbon Nanotube Composites Formed by Noncovalent Polymer Wrapping”, Chem. Mater., no. 17, pp. 716—724, 2005.
10. M. Zheng and A. Jagota, “DNA-assisted dispercion and separation of carbon nanotubes”, Nat. Mater., no. 10, P. 338—343, 2003.
11. J. Am, “NoncovalentSidewall Functionalization of Single- Walled Carbon Nanotubes for Protein Immobilization”, J. Amer. Chem. Soc., no. 123, pp. 3838—3839, 2001.
12. F. D’Souza, “Self-Assembled Single-Walled Carbon Nanotube: Zinc-Porphyrin Hybrids thorough Ammonium Ion-Crown Interaction: Construction and electron Transfer”, J. Amer. Chem. Soc., no. 13, pp. 8277—8284, 2007.
13. S.R. Sivakkumar and J.M. Ko, “Performance evaluation of CNT/polypyrrole/MnO2 composite electrodes for electrochemical capacitors”, Electrochim. Acta, no. 52, pp. 7377—7385, 2007.
14. M. Strano, “Electronic Structure Control of Single-Walled carbon Nanotube Functionalization”, Amer. Assoc. Adv. Sci., no. 301, pp. 1519—1524, 2003.
15. H.T. Fang and C.G. Liu, “Purification of Single-Wall Carbon Nanotubes by Electrochemical Oxidation”, Chem. Mater., no. 16, pp. 5744—5750, 2004.
16. V. Datsyuk and M. Kalyva, “Chemical oxidation of multiwalled carbon nanotubes”, Carbon, vol.46, pp. 833— 840, 2008.
17. K.J. Ziegler and Z. Gu, “Controlled oxidative cutting of single walled carbon nanotubes”, J. of the American chemical society, vol. 127, pp. 1541—1547, 2005.
18. Z. Wang and M.D. Shirley, “The surface acidity of acid oxidized multi-walled carbon nanotubes and the influence of in-situ generated fulvic acids on their stability in aqueous dispersion”, Carbon, vol. 47, pp. 73—79, 2009.
19. I.D. Rosea and F. Watari, “Oxidation of multiwalled carbon nanotubes by nitric acid”, Ibid, vol. 43, pp. 3124— 3131, 2005.
20. T. Sainsbury and D. Fitzmaurice, “Templated Assembly of Semicolor and Insulator Nanoparticles at the Surface of Covalently Modified Multiwalled Carbon Nanotubes”, Chem. Mater., no. 16, pp. 3780—3790, 2004.
21. H.P. Boehm, “Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment”, Carbon, vol. 40, pp. 145—149, 2002.

Полнотекстовый документSize
2012-5-24.pdf659.01 KB

Тематичні розділи журналу

,