片壁の炭素ナノチューブをアミド溶剤で解き放ち,溶解する

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
• 化学 化学は化学です.

背景:

• 単一壁の炭素ナノチューブ (SWNT) は,多様な用途を持つ重要なナノ材料です.
• SWNTバンドルの浄化と分離は,個々のナノチューブに,それらの効果的な利用のために不可欠です.
• 弧放電で生成されたSWNTには,しばしば無形炭素や金属触媒のような不純物が含まれます.

研究 の 目的:

• 単一壁の炭素ナノチューブ (SWNT) の浄化と分散のための湿った化学的方法の開発と評価.
• 金属触媒 (Ni-Y) の除去における異なる酸性浄化方式 (HClとHNO3の反流) の有効性を調査する.
• アミド溶剤 (DMF,NMP) の超音波分散がSWNTの完全性と分散品質に与える影響を評価する.

主な方法:

• アモルフな炭素を除去するために乾燥酸化を用いた初期浄化.
• 塩酸 (HCl) と窒酸 (HNO3) のリフルースを含んだ酸浄化システムで,Ni-Y触媒を除去する.
• 精製されたSWNTをN,N-ジメチルホルマミド (DMF) とN-メチル-2-ピロリドン (NMP) で超音波分散する.
• ラマン散射,原子力顕微鏡 (AFM),電子顕微鏡を用いた特徴付け.

主要な成果:

• HClとHNO3の両方の反流は,1重量%未満のNi-Y触媒を効果的に除去しました.
• HNO3の反流は,SWNTの壁に重大な損傷を与え,高温真空アニリングによって取り戻すことができました.
• DMFとNMPでの超音波分散は,観察された損傷のない高度の孤立SWNTを生成しました.
• HNO(3) 反流で浄化されたSWNTは,表面機能化による可能性が高いアミド溶媒における優れた分散を示した.

結論:

• アミド溶媒での超音波分散を伴う湿った化学的方法は,SWNT束を個々のナノチューブに分離するのに有効です.
• 酸性浄化 (HCl vs. HNO3) の選択は,SWNTの完全性およびその後の分散特性に影響を及ぼします.
• HNO3の反流は,一時的な壁損傷を引き起こすにもかかわらず,アミド溶媒におけるSWNTの分散性を高めることができます.