在水溶液中克量级制备表面活性剂朗格缪尔(文章)剖析.doc

朗格缪尔文章朗格缪尔2009美国化学协会Aiping Yu, Chen-Chi Lisa Su, Isaac Roes,Benson Fan, Robert C. Haddon 化学工程系；纳米技术研究所，滑铁卢大学，200大道西，ON, N2L 3G1,加拿大化学系化学与环境工程，加利福尼亚大学加利福尼亚92521-0403。 2009年7月2日收到的。2009年10月26日收到的修改稿我们报告一个简单的方法电弧单壁碳纳米管（SWNTs）通过三个步骤：在浓硝酸回流，低速离心高速离心。（10克单壁碳纳米管开始）的结果没有任何外部保护集中0.2毫克毫升单壁碳纳米管。原子力显微镜图像显示水分散包含大约80%长度范围从500纳米到1微米单壁碳纳米管。结果发现，在PH值5时，稳定的单壁碳纳米管分散浓度为0.05毫克/毫升有一个72毫伏绝对潜在。我们认为，这种高电位产生斥力克服范德单壁碳纳米管。单壁碳纳米管0纳米4-探针～2000 S/cm和60%的透光率。在过去的十年中单壁碳纳米管由于其独特的电子，热，机械和结构性能得到了广泛的关注。典型的单壁碳纳米管束包括几个到几十碳纳米管，形成了一个排六方晶格。虽然范德引力弱于单的碳原子，相互作用Lennard-Jones潜力的模型计算管与管间的相互作用，估计产生大约500电子伏/米。一些特定的领域，如纳米电子学，生物电子学，传感器复合材料充分利用他们的卓越性能单壁碳纳米管在水中的分散性是。此外，未来高速高密度纳米电路是非常依赖于金属和半导体作为第一步，单壁碳纳米管手性分离是必不可少的。 2002，斯莫利集团首次报道了（4小时122000g）在浓度为20 - 25毫克/升在重水（密度，1.10克/厘米）得碳纳米管热力学管和水培养基疏水界面机制。此，延续一贯集中于表面活性剂，聚合物包装，或水介质Bandyopadhyaya与合作者胶溶液发挥空间斥力物理吸附Hwang 和 Smalley 还报告有限数目的硫酸阴离子超强酸（发烟硫酸）单壁碳纳米管；单壁碳纳米管溶液成连续长度的宏观hite和他的合作者在高浓度阴离子和阳离子表面活性剂分散碳纳米管已经得了单壁碳纳米管，而通过使用非离子表面活性剂（4.5小时100000克）中性单壁碳纳米管他们也做了ζ（ζ）-潜力系统研究等报，DNA片段通过π-堆积作用也能有效结合，单壁碳纳米管螺旋包（1毫克单壁碳纳米管在1毫克/毫升，16000g离心）。郑的工作进一步金属和半导体单壁碳纳米管离子交换色谱。其他，Kim和合作者介绍了在非水溶剂（二氯乙烷）单壁碳纳米管15小时的净化和超声其次17000转速离心单壁碳纳米管一步过程Ashcroft和合作者报告在四氢呋喃通过氟化和制备超短（20 - 80纳米长度）单壁碳纳米管剩余的表面活性剂，生物聚合物，或超强酸消除，并某些特定的系统，一个水分散是非常。同时，大的努力一直侧重HiPCO（0.7 - 1.3纳米），而电弧光放电的单壁碳纳米管（EAC-SWNTs）探索。另一个重要来源，EAC-SWNTs有1.38纳米较大直径，因此，这些是强大。在这里我们表明，EAC-SWNTs可以。据我们所知，这是第一次在文献显示，单壁碳纳米管可以水溶液中没有任何外部保护。SWNTs）（含大约30%—40％的金属催化剂，使用TGA分析）的方法由Carbon Solutions公司提供。孔径为20 nm的氧化铝薄膜材料需购买Whatman公司的，其他所有化学品材料需购买Aldrich公司的。AP-SWNTs需要在浓硝酸中沉浸回流5小时，目的是去除金属杂质和部分及无定形碳，使部分纳米管束脱落，在盖帽和缺陷位置侵蚀单壁碳纳米管，从而去除在碳纳米管中起功能作用的羧酸基。在这里，当往AP-SWNTs中添加浓硝酸时，应小心谨慎避免混合物料起火。建议使用氮气保或是先使用极少量的去离子水打湿AP-SWNTs。 方案1、该过程的示意图 经硝酸处理后，碳纳米管（a-SWNTs）用去离子水清洗至浅棕色的滤液转清，再次分散在去离子水中并用搅拌棒搅拌使之混合（小心：这一步不需要超声波降解），在4000转/分钟的离心条件下离心30分钟。去除上清液，收集沉积物，然后重新在去离子水中再进行一个循环的离心分离。整个低速离心过程重复3次，然后收集沉积物作进一步处理。 低速离心分离的目的是去除在硝酸处理过程中的大部分无定形碳。无定形碳在水中具有非常高的稳定性，如果没有这一步，，将无法进行下一步的离心分离。 从低速离心收集的沉淀物随后再经超声波处理60分钟，然后再在20000转/分钟的离心机中分离50分钟。这种高速的离心分离去除了单壁碳纳米管束，石墨纳米粒子和石墨包裹的催化剂颗粒。在上清液中含有80%的单壁碳纳米管（i-SWNTs）