単一壁の炭素ナノチューブの酸素含有機能群:NEXAFSと振動スペクトロスコーピーの研究
A Kuznetsova1, I Popova, J T Yates
1Department of Chemistry, Surface Science Center, University of Pittsburgh, Pennsylvania 15260, USA.
酸化された単壁ナノチューブ (SWNTs) は,NEXAFSを使用して分析されました. 酸の浄化により,加熱によって除去され,SWNT構造を復元されるカルボニルおよびエーテル群が生成されます.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 表面化学について
背景:
- シングルウォールナノチューブ (SWNT) は,多様なアプリケーションを持つ重要なナノ材料です.
- 表面の機能化は,SWNTの特性や性能に大きな影響を与えます.
- 酸化状態を理解することは,SWNTの行動を制御する鍵です.
研究 の 目的:
- NEXAFSを使用して,プラズマレーザー蒸発 (PLV) によって生成されたSWNTの酸化機能群を特徴付ける.
- 酸化したPLV-SWNTとHiPco SWNTを比較する.
- SWNTの酸化機能群の熱安定性を調査する.
主な方法:
- C K 縁の近辺X線吸収細構造 (NEXAFS) スペクトロスコピー.
- ラマン光譜法. ラマン光譜法.
- 赤外線光譜法 (比較のために引用).
主要な成果:
- PLV-SWNTの酸性浄化により,カーボニル (C=O) とエーテル (C-O-C) 群が導入され,これはpi*(CO) とシグマ*(CO) NEXAFS共鳴で証明される.
- PLV-SWNTを500-600 Kまで加熱すると,pi*(CO) の強度が低下し,1073 Kまで加熱すると,C-O-C群が分解する際にシグマ*(CO) の共鳴がなくなる.
- ラーマンスペクトルは,SWNTの管状構造が1073 Kまで加熱した後に無傷のまま残っていることを確認しています.
- HiPcoのSWNTは,酸処理なしで,最小限の酸化を示し,これらのグループでは検出可能なNEXAFS共鳴はありません.
- 解熱されたPLV-SWNTは,HiPco SWNTに似たNEXAFSスペクトルを示しています.
結論:
- 酸処理により,SWNTの特定の酸化機能群が生成されます.
- これらの機能群は,SWNT構造を損傷することなく,熱的に除去することができます.
- NEXAFSは,SWNTの酸化種を特定し,定量化するための強力なツールです.
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