在胺溶剂中解开和溶解单壁碳纳米管
C A Furtado1, U J Kim, H R Gutierrez
1Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN/CNEN, Belo Horizonte, MG, Brazil.
Journal of the American Chemical Society
|May 13, 2004
概括
使用超声波和胺溶剂的湿化学方法净化单壁碳纳米管 (SWNT),有效地将它们分离出来. 酸反流提供了更好的分散,但会造成轻微的壁损伤,而HCl反流避免了这种损伤.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 化学 化学 化学
背景情况:
- 单壁碳纳米管 (SWNTs) 是具有多种应用的关键纳米材料.
- 净化和分离SWNT捆成单个纳米管对于它们的有效利用至关重要.
- 弧度放电产生的SWNT通常含有无形碳和金属催化剂等杂质.
研究的目的:
- 开发和评估用于净化和分散单壁碳纳米管 (SWNTs) 的湿化学方法.
- 研究不同酸性净化方案 (HCl和HNO3) 在去除金属催化剂 (Ni-Y) 的有效性.
- 评估胺溶剂 (DMF,NMP) 中超声波分散对SWNT完整性和分散质量的影响.
主要方法:
- 使用干氧化去除无形碳的初始净化.
- 酸净化方案涉及盐酸 (HCl) 和酸 (HNO3) 回流去除Ni-Y催化剂.
- 在N,N-二甲基形式胺 (DMF) 和N-甲基-2-罗利 (NMP) 中净化SWNT的超声波分散.
- 使用拉曼散射,原子力显微镜 (AFM) 和电子显微镜进行表征.
主要成果:
- 无论是HCl还是HNO (3),反流都有效地去除了低于1%重量的Ni-Y催化剂.
- HNO(3) 反流造成了显著的SWNT壁损伤,通过高温真空回火可逆.
- 在DMF和NMP中的超声波分散产生了高程度的孤立SWNT,没有观察到损伤.
- 用HNO(3) 反流净化的SWNT在胺溶剂中表现出优异的分散,这可能是由于表面功能化.
结论:
- 涉及超声波分散在胺溶剂中的湿化学方法对于将SWNT捆绑分离成单个纳米管是有效的.
- 选择酸性净化 (HCl与HNO3反流) 影响SWNT完整性和随后的分散特性.
- 尽管会造成暂时的壁损伤,但HNO(3) 反流可以提高SWNT在胺溶剂中的分散性.
