Summary
Nós discutida a síntese de nanocups grafite individuais, usando uma série de técnicas que incluem a deposição de vapor químico, a oxidação do ácido e sonicação com sonda com ponta. Por redução de citrato de HAuCl
Abstract
Os nanotubos de carbono dopados com nitrogênio consistem em muitos compartimentos de grafite em forma de taça denominadas como copos de nanotubos de carbono dopados com nitrogênio (NCNCs). Estes nanocups grafite como-sintetizados a partir de método de deposição química a vapor (CVD) estavam empilhados de forma head-to-tail realizada somente por meio de interações não covalentes. NCNCs individuais podem ser isoladas para fora da sua estrutura de empilhamento por meio de uma série de processos químicos e físicos de separação. Em primeiro lugar, como NCNCs sintetizados foram oxidados numa mistura de ácidos fortes para introduzir defeitos contendo oxigénio sobre as paredes de grafite. Os NCNCs oxidados foram processados usando alta intensidade sonda ponta sonicação que efetivamente separou os NCNCs empilhados em nanocups grafite individuais. Devido ao seu oxigénio abundante e funcionalidades de superfície de azoto, os NCNCs individuais resultaram são altamente hidrofílico e podem ser eficazmente funcionalizado com nanopartículas de ouro (PNB), que, preferencialmente, se encaixam na aberturadas copas como rolhas de cortiça. Estes nanocups grafite rolha com PNB pode encontrar aplicações promissoras como recipientes em nanoescala e portadores de drogas.
Introduction
Com suas cavidades internas inerentes e química versátil superfície, os nanomateriais à base de carbono ocos, como os nanotubos de carbono (CNT), são considerados bons nanocarriers em aplicações de distribuição de drogas. 1,2 Entretanto, a estrutura fibrilar de nanotubos de carbono como novo tem bastante inacessível oco interiores e pode causar uma resposta inflamatória grave e efeitos citotóxicos em sistemas biológicos. 3,4 nanotubos de carbono dopados com nitrogênio, por outro lado, foram encontrados para possuir maior biocompatibilidade que não dopadas nanotubos de carbono multicamadas (MWCNTs) 5,6 e podem ter melhor droga desempenho de entrega. Doping de átomos de nitrogênio nas nanotubos de treliças de grafite resulta em uma estrutura oca compartimentado semelhante copos empilhados que podem ser separadas para se obter copos de nanotubos de carbono dopados com nitrogênio individuais (NCNCs) com comprimento típico em 200 nm. 7,8 Com seus interiores acessíveis e funcionalidades de nitrogênio que permitem mais químicafuncionalização, estes copos de grafite individuais são altamente vantajosos para aplicações de entrega de drogas.
Entre os diferentes métodos sintéticos para nitrogênio dopado com nanotubos de carbono, incluindo arco de descarga de 9 e dc pulverização catódica, 10 de deposição de vapor químico (CVD) tem sido o método mais prevalente devido a várias vantagens, tais como maior rendimento e controle mais fácil sobre as condições de crescimento de nanotubos. O mecanismo de crescimento de vapor-líquido-sólido (VLS) é comumente empregado para entender o processo de crescimento CVD de nanotubos de carbono dopados com nitrogênio. 11 Geralmente, existem dois esquemas diferentes de usar sementes de catalisador de metal no crescimento. No esquema "de leito fixo", as nanopartículas de ferro com tamanhos definidos foram sintetizados pela primeira vez por decomposição térmica de pentacarbonil de ferro e, em seguida, semeadas em lâminas de quartzo por spin coating para o crescimento CVD subseqüente. 12 No esquema "flutuante catalisador", catalisador de ferro (normalmente ferrocene) foi misturado e injetado com carbono e nitrogen precursores, e a decomposição térmica de ferroceno fornecida geração in situ de nanoparticulas de ferro catalítico no qual o carbono e precursores de azoto foram depositados. Enquanto catalisador de leito fixo fornece um melhor controlo sobre o tamanho das NCNCs daí resultantes, o rendimento do produto é tipicamente baixa (<1 mg), em comparação com o regime de catalisador flutuante (> 5 mg), para a mesma quantidade de tempo e de crescimento precursor. Como o esquema de catalisador flutuante também presta serviços de distribuição de NCNCs tamanho bastante uniforme, foi adotada neste trabalho para a síntese CVD de NCNCs.
Método de CVD proporciona NCNCs como sintetizados que exibem uma morfologia fibrilar composta de diversos copos empilhados. Embora não haja nenhuma ligação química entre as caixas adjacentes, 8 desafios permanecem em isolamento eficaz dos copos individuais porque estão firmemente inserido dentro das cavidades do outro e realizada por várias interacções não covalentes e uma camada externa de carbono amorfo. 8 Attempts para separar os copos empilhados incluem tanto abordagens químicas e físicas. Enquanto os tratamentos de oxidação em uma mistura de ácidos fortes é um procedimento típico para cortar os nanotubos de carbono e introdução de funcionalidades de oxigénio, 13,14 pode também ser aplicada para cortar NCNCs em secções mais curtas. Microondas processos de erosão de plasma foram também mostrado para separar os NCNCs. 15 Em comparação com os métodos químicos, a separação física é mais simples. Nosso estudo anterior mostrou que a simples moagem com um almofariz e pilão NCNCs individuais podem ser parcialmente isolada de sua estrutura empilhada. 7 Além disso, a alta intensidade de sonicação sonda de ponta, o que foi relatado para reduzir efetivamente os nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) , 16, também foi demonstrado ter um efeito significativo na separação da NCNCs. 8 A sonicação com sonda com ponta proporciona potência de ultra-sons de alta intensidade à solução NCNC que, essencialmente "batidos" os copos empilhados e perturba o intera fracoCÇÕES que possuem os copos juntos. Enquanto outros métodos de separação em potencial ou são ineficientes ou destrutiva para a estrutura copo, sonda-ponta sonicação fornece um método de separação física altamente eficaz e custo-eficiente e menos destrutiva para obter copos de grafite individuais.
O sintetizado como fibrilas NCNCs foram tratados pela primeira vez no concentrado H 2 SO 4 / HNO3 mistura ácida, antes da sua separação com sonicação com sonda com ponta. Os NCNCs separadas resultantes eram altamente hidrofílico e eficazmente dispersas em água. Temos anteriormente identificados funcionalidades de azoto tais como grupos amina e em NCNCs utilizaram a sua reactividade química, para NCNCs funcionalização. 7,8,17 Comparado com o nosso método de empacotamento previamente relatado NCNCs com nanopartículas comerciais, 8, neste trabalho, as nanopartículas de ouro (PNB) foram efectivamente ancoradas à superfície dos copos por redução de citrato de ácido cloroáurico. Devido aa distribuição preferencial de funcionalidades de nitrogênio no aberto jantes de NCNCs, as PNB sintetizados in situ a partir dos precursores de ouro tendem a ter uma melhor interação com as bordas abertas e PNB forma "rolhas" nas xícaras. Tal síntese e métodos de funcionalização resultaram em uma novela GNP-NCNC híbrido nanomateriais para aplicações potenciais como operadoras de distribuição de drogas.
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Protocol
1. CVD Síntese de nitrogênio dopado Copas de Nanotubos de Carbono (NCNCs)
NCNCs foram sintetizados utilizando a técnica de deposição de vapor químico (CVD) em substrato de quartzo utilizando precursores líquidos (Figura 1A).
- Coloque a 3 m de comprimento de tubo de quartzo (2,5 cm id), num tubo de forno Lindberg / azul que a câmara de reacção. Colocar uma placa de quartzo (1 "x 12") no interior do tubo à medida que o substrato para a recolha do produto. Selar o tubo de quartzo com tampas de aço inoxidável caseiros com built-in de gás e conexões / tubos de injeção de líquido.
- Adicione uma solução do precursor líquido contendo 0,75% em peso de ferroceno, 10% em peso de acetonitrilo e 89,25% em peso de xilenos. Antes do crescimento, tração de cerca de 5 ml de precursor líquido numa seringa estanque de gás ligado à entrada para o tubo de quartzo. Colocar a seringa numa bomba de seringa.
- Monte o sistema de CVD. Ligue todo entrada e saída de gás. Fluxo de Ar (845 sccm) para purgar o sistema CVD e verificar vazamentos nosing Snoop detector de vazamento de líquido. Depois de purgar durante 20 min, ligar H 2. Definir a taxa de fluxo de H 2-37,5 sccm e Ar a 127 sccm. Ligue o forno. Ajustar a temperatura do forno para 800 ° C e esperar até que é estável a 800 ° C.
- Utilizar a bomba de seringa para injectar o precursor líquido no interior do tubo de quartzo. Ajuste a velocidade de injecção em 9 ml / h durante 6 minutos para encher o volume morto do tubo do injector. Em seguida, vire para baixo a taxa de injeção de 1 ml / hr para o crescimento de NCNCs. Após 90 min de crescimento, desligue a bomba de seringa e H o fluxo de gás 2, e desligar o forno. Manter Ar fluir para manter uma atmosfera inerte até que o forno foi arrefecido até à temperatura ambiente.
- Desconecte todas as entradas e saídas de gás, eo sistema de injeção. Desmonte o sistema de CVD e tirar a placa de quartzo para fora. Use uma lâmina de um lado para descascar o filme NCNCs da placa de quartzo. Dispersa-se o produto recolhido em etanol. É necessária proteção respiratória para evitar inhaling possíveis materiais de carbono, se o trabalho é realizado fora da capela.
2. Oxidação de NCNCs Como sintetizados por uma mistura de ácidos
- Transferir cerca de 10 mg de NCNCs como sintetizados a um ml balão de fundo redondo de 200. Adicionar 7,5 ml de HNO 3 concentrado no balão. Resumidamente sonicar a mistura num banho de água para uma melhor dispersão. Em seguida, adicione 22,5 ml de concentrado H 2 SO 4 lentamente. (CUIDADO: a mistura de um ácido forte é altamente corrosivo; manipular cuidadosamente estes ácidos com a protecção de segurança). Sonicar a mistura de reacção em banho de água à temperatura ambiente durante 4 horas.
- Diluir a mistura de reacção com 100 ml de água enquanto se arrefecia no banho de gelo. Filtrar a mistura através de uma membrana de politetrafluoretileno (PTFE), com tamanho de poro de 220 nm, utilizando um aspirador de água.
- Lave o material no filtro de membrana com 200 ml de solução 0,01 M de NaOH para remover qualquer subproduto residual acídica. 18 Em seguida, lavarcom 200 ml de solução de HCl 0,01 M, seguido por uma quantidade copiosa de água até um pH neutro do filtrado foi alcançado. Dispersa-se o material resultante (oxidada NCNCs) em água (20 mL) por ultra-sons. A suspensão resultou pode ser armazenado à temperatura ambiente durante mais experiências.
3. Separação física dos NCNCs por Sonication Probe-ponta
- Transferência da suspensão de NCNCs oxidados em água a um copo de plástico de 100 ml colocados em banho de gelo. Encha o copo de plástico para a marca de 50 ml com água. Definir a ponta da sonda de ultra-sons equipado com um "diâmetro de titânio microtip de 1/4 a 60% amplitude máxima (12 W). Submerge a microponta ao centro da solução, e então o processo durante 12 horas com 30 seg de ligar / desligar do intervalo. Variação o gelo a cada 30 minutos para evitar o superaquecimento.
- Pare a sonicação. Filtrar a suspensão através de um NCNC nm de tamanho de poro da membrana de PTFE de filtro 220 para remover as partículas grandes. As amostras NCNC resultantes podem ser loja em RT para outras aplicações. (Opcional) Em um experimento de comparação, dispersar outra amostra de NCNCs como sintetizados em DMF e sonicate diretamente a suspensão com sonicação sonda dica para 12 horas nas mesmas configurações acima.
4. Análise quantitativa de grupos funcionais amina sobre NCNCs pelo teste de Kaiser
- Preparar o reagente A: Mistura de 1 g de fenol e 250 ul de EtOH em 2,5 ml de piridina, juntar 50 ul de 0,01 M Hydrindantin em H2O à mistura. Preparar o reagente B: dissolver ninidrina (50 mg) em 1 ml de EtOH.
- Pesou NCNCs as amostras (~ 0,5 mg) de uma microbalança e dispersá-los em 1 ml de 3:2 de EtOH / água, em pequenos tubos de ensaio. Adicionam-se 100 ul de reagente A e 25 ul de reagente B da suspensão de amostra. Selar os tubos de ensaio com parafilms e aquecer a mistura em banho de óleo a 100 ° C durante 10 min. Filtrar a amostra através de um filtro de seringa para remover as partículas sólidas e recolher a solução de filtrado.
- Aqui o espectro visível no filtrar para análise colorimétrica com a amostra em branco feita no mesmo processo, sem a adição de NCNCs. Ler a absorvância do pico centrado a 570 nm, e calcular as cargas de amina de acordo com a lei de Beer-Lambert.
5. Funcionalização de NCNCs com PNB
- Sonicar 4 ml de uma suspensão aquosa contendo NCNCs separadas (0,01 mg / ml) usando um banho de água de ultra-sons durante 5 min para conseguir uma dispersão uniforme.
- Adicionar 1 ml de solução aquosa de HAuCl 4 (1 mg / ml) à suspensão durante NCNC sonicação. Em seguida adicionar 250 ul de 1% em peso de citrato trissódico aquoso, gota a gota solução. Vigorosamente agita-se a mistura de reacção era de 70 ° C sobre uma placa quente durante 2 horas.
- Centrifugar a mistura de reacção a 3400 rpm durante 15 min. Recolher os NCNCs funcionalizados com PNB no precipitado e lava-se com água por centrifugação. Dispersa-se o precipitado em água (4 ml).
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Representative Results
Os NCNCs como-sintetizado a partir do crescimento CVD apareceu como um tapete de material preto em substrato de quartzo. Filmes espessos de NCNCs pesando cerca de vários mg foram obtidos por raspagem com uma lâmina de barbear (Figura 1B). Imagens TEM mostram a morfologia de NCNCs como sintetizados em diferentes ampliações (Figura 1). Na ampliação baixa (Figura 1C), como os NCNCs sintetizados mostraram todas uma estrutura de fibrila com comprimentos de tipicamente alguns micrómetros e diâmetros de 20-30 nm. Ao contrário da estrutura tubular contínua de nanotubos de carbono não dopadas, as fibras foram NCNC compartimentada com diversos segmentos em forma de taça. Alta resolução de imagem TEM de a ponta de uma fibra NCNC revela a estrutura de grafite curvo de copos de nanotubos que estão empilhados um em cima do outro (Figura 1D).
A Figura 2A mostra as imagens de TEM de NCNCs após oxidação do ácido. O processo de oxidação das fibras cortadas em longostrechos mais curtos de cerca de 1 m de comprimento, em que os copos empilhados de grafite permaneceu. Os NCNCs oxidados formado suspensão estável em água a qual foi então processada com sonicação com sonda com ponta. Após 12 horas de sonicação e filtração, a imagem TEM mostra a redução significativa no tempo de NCNCs (Figura 2B). A maioria NCNCs apareceu como copos individuais com comprimento inferior a 200 nm. Os copos individuais isolados a partir das pilhas têm tipicamente uma forma semi-elíptica, com uma extremidade fechada e outra aberta.
A distribuição do tamanho de NCNCs baseou ~ 300 medidas a partir das imagens TEM. Os histogramas de distribuição de comprimento (Figura 3A) de NCNCs oxidados, NCNCs após 12 horas de sonicação, e do produto final mostra o efeito da sonicação com sonda com ponta na separação de NCNCs empilhados e obtenção de copos individuais. O processo de oxidação resultou numa alteração de potencial zeta NCNCs de positivo para negativo (Figura 3B), while os grupos amina inerentes sobre NCNCs não foram afectados de acordo com o teste de Kaiser (Figura 3C).
Os NCNCs separadas foram em seguida funcionalizada com PNB por redução de citrato de HAuCl 4. A reacção de redução ocorreu a 70 ° C, sob agitação vigorosa. A solução, inicialmente incolor começou a ficar azul depois de 30 min e gradualmente transformada em vinho-vermelho dentro de 2 horas. Image TEM do precipitado centrífuga na figura 4A mostra a alta cobertura de PNB em NCNCs. Quase todos os copos de nanotubos foram funcionalizados com PNB, e as PNB foram frequentemente encontrados para ser preferencialmente localizado na borda aberta servindo como rolhas de cortiça para os copos. A imagem TEM ampliada (Figura 4B) revela que alguns PNB foram realmente crescido no interior copo formando uma rolha "apertado". Houve uma diferença na cor entre o precipitado e a solução sobrenadante. UV-Vis de absorção espectros mostram que a ressonância de plasmon de superfície(SPR) na banda de PNB o precipitado tem uma cor vermelha de desvio em relação ao do sobrenadante (Figura 4C).
Figura 1. (A) de configuração esquemática de uma fornalha de tubo utilizado para deposição de vapor químico (CVD), a síntese de NCNCs. (B) fotografia do filme NCNC como sintetizado desenrolada a partir do substrato de quartzo. (C) Uma visão geral microscopia electrónica de transmissão ( TEM) imagem de NCNCs como-sintetizados. (D) imagem TEM de alta resolução mostrando a ponta de um indivíduo como sintetizado NCNC.
Figura 2. TEM imagens do (a) NCNCs oxidados e (B) NCNCs após subseqüente 12 hr sonda ponta sonicação e filtração. Inset mostra um indivíduo separado NCNC.
Figura 3. (A) histogramas de distribuição de amostras de comprimento para NCNC de (1), após 12 horas de sonda com ponta ultra-sons único, (2), após oxidação (3), depois de 12 horas de oxidação e sonda com ponta ultra-sons, e (4) a final após a filtração do produto através de uma membrana nm de tamanho de poro de 220. (B) como potenciais zeta-sintetizado, oxidados, e os exemplos finais. NCNC (C) em cargas de amina NCNCs após 12 horas apenas após sonicação e tanto a oxidação e 12 hr filhoicação.
Figura 4. (A) imagem de NCNCs funcionalizados com PNB por redução de citrato de HAuCl 4, e recolhidas por centrifugação MET. (B) mostra uma imagem TEM nanocup indivíduo arrolhado com PNB. (C) os espectros de UV-Vis da mistura de reacção, o solução sobrenadante e o precipitado da reacção de funcionalização do PIB. A fotografia inserção mostra a diferença de cor entre o sobrenadante (à esquerda) e as soluções precipitadas (direita). Clique aqui para ver a figura maior .
| Elemento (K Shell) | Como sintetizado Final separados | |
| em% | em% | |
| C (incluindo N) | 98,0 | 95,9 |
| O | 0,6 | 3.8 |
| Fe | 1.4 | 0,1 |
| Ti | - | 0,2 |
Tabela 1. Análise elementar de NCNCs como sintetizados e NCNCs finais separados com base em espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX).
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Discussion
O principal objetivo dos nossos experimentos era produzir efetivamente nanocups de grafite a partir de nanotubos de carbono dopados com nitrogênio. No entanto, o azoto-dopagem na síntese CVD não garante que a formação da estrutura em forma de taça empilhados. Dependendo da composição química do precursor e de outras condições de crescimento, a morfologia do produto resultou pode variar muito. 19 A concentração de fonte de azoto é o principal factor que influencia a estrutura, porque a estrutura compartimentados resulta da incompatibilidade dos átomos de azoto no reticulados de grafite 20. Geralmente, o comprimento dos compartimentos diminui com o aumento da concentração de azoto no precursor. Em concentrações mais elevadas, as camadas de segmentação laterais tornar-se irregular e a estrutura de canelado e compartimentado uniforme em forma de taça é perdido 19. No nosso processo, utilizou-se 10% de MeCN, como precursor que resultou na estrutura em forma de taça uniforme com diâmetro semelhantetros. Fonte de carbono é outro fator fundamental para a síntese NCNC. As tentativas anteriores utilizando etanol como fonte de carbono, às vezes formado segmentos de gota em forma irregular no NCNCs resultaram, 12, presumivelmente devido a defeitos de oxigênio proveniente de etanol. Substituindo etanol com xilenos eliminada qualquer formação de formas irregulares. Além disso, a reduzida concentração de ferroceno (0,75% em peso) ajudou a formar nanopartículas pequenas e uniformes de catalisadores de ferro relativamente baixo caudal de gás transportador facilitado o crescimento vertical. Todos estes factores resultaram na formação de NCNCs com diâmetros mais uniforme, maior rendimento.
Os NCNCs como-sintetizados são longas fibras de copos empilhados. Alta-resolução da imagem TEM (Figura 1D), mostra claramente a estrutura de grafite de copos empilhados adjacentes. As paredes de grafite de cada copo estender ao longo da direção de um determinado ângulo a partir do eixo copo, não tendo ligações entre copos adjacentes. As taças adjacentes foram assumidos be mantidos juntos por interacções não covalentes entre as camadas de grafite e também por uma camada exterior de carbono amorfo como se observa na Figura 1D. As interacções fracas que mantêm juntos os copos podem ser rompidas e nanocups individuais podem ser isolados por meio de métodos químicos ou físicos.
No nosso estudo anterior, o procedimento de separação 8 foi realizado por apenas uma separação física. Os NCNCs como-sintetizados foram diretamente sonicado em N, N-dimetilformamida (DMF), sob sonicação sonda de ponta. 12 horas de sonicação reduziu significativamente a duração média de NCNCs de vários micrômetros de 556,9 ± 256,1 nm e efetivamente derivado nanocups individuais, embora não separado NCNCs ainda eram freqüentemente observados. Uma grande desvantagem para ultra-som directo era que as fibras NCNC como sintetizados eram altamente hidrofóbico e ainda mal suspensas em DMF. A eficiência da separação foi prejudicada neste caso porqueos NCNCs não foram bem dispersos inicialmente. Para melhorar a dispersão da NCNCs em solvente e facilitar a separação de ultra-sons, como NCNCs sintetizados foram primeiro tratados com ácidos fortes. Este tratamento foi amplamente aplicado para a oxidação de nanotubos de carbono puro. Energia 13 dispersa a espectroscopia de raios-X (EDX) mostra um aumento significativo da concentração de oxigénio no NCNCs após tratamento com ácido (Tabela 1), indicando que as funcionalidades de oxigénio foram introduzidos para a estrutura de grafite. A etapa de oxidação, não só aumentou a hidrofilicidade NCNCs, mas pode também ter enfraquecido as interacções entre as camadas de grafite das taças adjacentes através da introdução de defeitos de rede de oxigénio e remoção do carbono amorfo exterior. Os NCNCs oxidados formado ainda dispersão em água e, portanto, eram mais suscetíveis à separação de ultra-som subseqüente. A duração média de NCNCs oxidados medidos a partir de imagens de TEM foi 770 ± 571 nm. Após 12 horas de sonicação sonda-ponta, a maioriacopos individuais foram isoladas, e o comprimento médio foi reduzido para 178 ± 94 nm, que era inferior a 220 nm, o tamanho dos poros das membranas PTFE. Um processo de filtração, assim, ainda mais removido quaisquer NCNCs mais longos e reduziu a duração média de 110 ± 55 nm, deixando apenas nanocups empilhados individuais e curtos no filtrado. Os NCNCs finais separados foram bem dispersos em água, com formação de suspensão estável, o que mostrou pouca precipitação durante período de várias semanas.
O processo de oxidação dos ácidos alteradas significativamente as propriedades de superfície de NCNCs. Devido à existência de funcionalidades de azoto, que tendem a ser protonado em solução, como os NCNCs sintetizados foram ligeiramente carregado positivamente com um potencial zeta de 9 mV. Oxidação dos ácidos feito NCNCs mais suspendable com um potencial zeta negativo de cerca de -30 mV. Deve notar-se que o processo de oxidação não alterou as funcionalidades de amina inerentes na superfície de NCNCs como foi quantificada por Kaiseteste r. Pelo contrário, os grupos mais amina foram encontrados em NCNCs separadas após 4 horas do que a oxidação de ácidos nas amostras separadas apenas por ultra-sons, o que indicou que a melhor separação exposto mais funcionalidades amina. O processo de oxidação de ácidos também eficazmente removidos os resíduos de catalisador de ferro a partir de NCNCs como revelado pela análise elementar EDX (Tabela 1).
A principal problema da prolongada sonicação sonda-ponta foi o desgaste de pontas de titânio. Vibração de ultra-som longo e intenso gera uma grande quantidade de calor e é abrasivo para o microtip. Como a ponta que está sendo desgastado, o efeito de separação foi enfraquecida e as partículas de titânio tendem a sair da ponta como a contaminação. Para melhor proteger a ponta contra danos, a amostra foi processada em 30 segundos em intervalos de ligar / desligar e o banho de gelo foi substituído a cada 30 minutos para evitar o sobreaquecimento. Devido à sua inércia química, o contaminante de titânio era difícil de ser removida completamente. O procedimento de filtraçãoatravés de uma membrana de 220 nm de poro era eficaz na remoção de todas as partículas de titânio grandes e pequenas partículas também poderiam ser maioritariamente removido por breve centrifugação a 3400 rpm durante 4 min, embora nas amostras NCNC finais separados em cerca de 0,2% de titânio já ainda presente (Tabela 1).
Os NCNCs separados têm oxigênio e funcionalidades de nitrogênio em sua estrutura de grafite, que oferecem diversas propriedades químicas essenciais para aplicações de entrega de drogas. Por tiolação dos grupos amina, que foram previamente capazes de unir PNB comerciais para as nanocups grafiticas. 8 Estes PNB, com um diâmetro médio de montagem da abertura dos copos, tendeu para selar a taça como rolhas de cortiça. Usando os NCNCs oxidados hidrofílicos, PNB pode ser mais eficaz ancorada nos copos em fase aquosa por redução direta de ácido chloroauric com citrato trissódico como reagente redução. PNB são susceptíveis de nucleação na functionalitie azotos e continuam a crescer sob as condições de reacção. Esta abordagem funcionalização bottom-up resultou em interação forte e concreta entre PNB e NCNCs. Devido a esta distribuição preferencial de funcionalidades de azoto no anel aberto das caixas, PNB tiveram melhor oportunidade de nucleação à abertura, e o crescimento subsequente frequentemente formada de cortiça em forma de nanopartículas que se estenderam para o interior das caixas. Essa interação rolhamento foi mais freqüente com a abordagem de redução em comparação com o nosso método anterior. PNB livre em solução também estavam presentes durante a reacção de redução, que pode ser removido por centrifugação a 3400 rpm durante 15 min. Houve uma diferença distinta entre as cores solução do sobrenadante e o precipitado. O primeiro apareceu como vinho tinto com uma banda de absorção SPR em 524 nm eo segundo era roxo com uma banda SPR a 540 nm. O desvio para o vermelho na banda de SPR pode ser atribuído à forte interacção electrónica de PNB na superfície de NFCNs.
Em conclusão, adotamos uma série de técnicas de síntese para obter nanocups grafite individuais (ou seja, NCNCs) a partir de suas estruturas de empilhamento. Introdução da oxidação de ácidos e procedimentos sonicação sonda de ponta é essencial para garantir a alta eficiência de separação e suas propriedades hidrofílicas dos nanocups finais. Através da redução de citrato de HAuCl 4, os NCNCs foram funcionalizados com PNB que efetivamente fechados os copos como rolhas de cortiça. Este romance GNP-NCNC híbrido nanomaterial pode ter aplicações promissoras como recipientes em nanoescala e operadoras de entrega de drogas.
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Disclosures
Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.
Acknowledgments
Este trabalho foi financiado por uma concessão de CARREIRA NSF No. 0954345.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagents | |||
| H2 | Valley National Gases | Grade 5.0 | |
| Ar | Valley National Gases | Grade 5.0 | |
| Ferrocene | Sigma-Aldrich | F408-500G | |
| Xylenes | Fisher Scientific | X5-500 | |
| Acetonitrile | EMD | AXO149-6 | |
| H2SO4 | Fisher Scientific | A300-500 | |
| HNO3 | EMD | NX0409-2 | |
| DMF | Fisher Scientific | D119-500 | |
| Ethanol | Decon | 2716 | |
| Phenol | Sigma-Aldrich | P1037-100G | |
| Pyridine | EMD | PX2020-6 | |
| Hydridantin | Sigma-Aldrich | H2003-10G | |
| Ninhydrin | Alfa Aesar | 43846 | |
| HAuCl4 | Sigma-Aldrich | 52918-1G | |
| Sodium Citrate | SAFC | W302600 | |
| Equipment | |||
| CVD Furnace | Lindberg/Blue | ||
| TEM (low-resolution) | FEI Morgagni | ||
| TEM (high-resolution) | JOEL | 2100F | |
| Probe-tip Sonicator | Qsonica | XL-2000 | |
| UV-Vis Spectrometer | Perkin-Elmer | Lambda 900 | |
| Zeta Potential Analyzer | Brookheaven | ZetaPlus | |
| EDX spectroscopy | Phillips | XL30 FEG | |
References
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