Summary
Abbiamo discusso la sintesi dei singoli nanocups grafitici utilizzando una serie di tecniche tra cui la deposizione di vapore chimico, l'ossidazione degli acidi e sonda-tip sonicazione. Con la riduzione citrato di HAuCl
Abstract
Nanotubi di carbonio Azoto drogati sono costituiti da molti scomparti grafite a forma di coppa definito come azoto drogati tazze di nanotubi di carbonio (NCNCs). Questi nanocups grafitiche come-sintetizzati dal metodo di deposizione chimica da vapore (CVD) sono stati accatastati in maniera testa-coda tenuto solo attraverso interazioni non covalenti. NCNCs individuali possono essere isolati dalla loro struttura di impilamento attraverso una serie di processi di separazione chimica e fisica. Prima, come NCNCs-sintetizzati sono stati ossidati in una miscela di acidi forti per introdurre difetti contenenti ossigeno alle pareti grafitico. I NCNCs ossidate sono stati elaborati utilizzando ad alta intensità sonda a punta sonicazione che di fatto separa le NCNCs impilati in singole nanocups grafite. A causa della loro abbondante ossigeno e azoto funzionalità superficiali, le singole NCNCs portato sono altamente idrofili e possono essere efficacemente funzionalizzati con nanoparticelle di oro (PNL), che preferenzialmente adattano nell'aperturadelle coppe come tappi di sughero. Questi nanocups grafitiche tappato con PNL possono trovare applicazioni promettenti come contenitori nanoscala e dei vettori di droga.
Introduction
Con le loro cavità interne inerenti e la chimica di superficie versatile, nanomateriali cave a base di carbonio, come i nanotubi di carbonio (CNT), sono considerati buoni nanocarriers nelle applicazioni di consegna della droga. 1,2 Tuttavia, la struttura fibrillare del CNT incontaminate ha piuttosto inaccessibile cava interni e possono causare una risposta infiammatoria grave ed effetti citotossici nei sistemi biologici. 3,4 CNT Azoto-drogati, d'altra parte, sono stati trovati in possesso di biocompatibilità superiore non drogato nanotubi di carbonio multiwalled (MWCNT) 5,6 e possono avere una migliore droga prestazioni di consegna. Doping di atomi di azoto nei nanotubi reticoli grafitiche risultati in una struttura cava compartmented simile tazze impilate che possono essere separati fuori per ottenere le singole tazze di nanotubi di carbonio-azoto drogate (NCNCs) con lunghezza tipica meno di 200 nm. 7,8 Con i loro interni accessibili e funzionalità di azoto che permettono un'ulteriore chimicafunzionalizzazione, queste coppe individuali grafitiche sono estremamente vantaggiosa per le applicazioni di consegna della droga.
Tra i diversi metodi sintetici per azoto drogati CNT compresi arc-scarico 9 e dc magnetron sputtering, deposizione di vapore chimico 10 (CVD) è il metodo più diffuso a causa di diversi vantaggi come la resa più elevata e più facile controllo sulle condizioni di crescita di nanotubi. Il meccanismo di crescita vapore-liquido-solido (VLS) è comunemente impiegato per comprendere il processo di crescita CVD di CNT azoto drogati. 11 Generalmente ci sono due differenti schemi di usare semi metallo catalizzatore nella crescita. Nello schema "letto fisso", le nanoparticelle di ferro con dimensioni definite sono stati sintetizzati dalla decomposizione termica di pentacarbonile ferro e poi piastrati su vetrini quarzo da spin coating per la successiva crescita CVD. 12 Nello schema "galleggiante catalizzatore", catalizzatore di ferro (in genere ferrocene) è stato miscelato e iniettato con carbonio ed nprecursori itrogen, e la decomposizione termica di ferrocene fornito generazione in situ di nanoparticelle catalitiche ferro su cui sono stati depositati il carbonio e precursori di azoto. Mentre catalizzatore a letto fisso fornisce un migliore controllo dimensioni negli NCNCs derivano, la resa del prodotto è tipicamente inferiore (<1 mg) rispetto al regime catalizzatore galleggiante (> 5 mg) per la stessa quantità di tempo e precursore crescita. Poiché il regime catalizzatore galleggiante fornisce anche distribuzione di dimensione abbastanza uniforme di NCNCs, è stato adottato in questo lavoro per CVD sintesi di NCNCs.
Metodo CVD permette NCNCs come di sintesi che presentano fibrille morfologia fatta di tante tazze impilate. Anche se non c'è legame chimico tra coppe adiacenti, 8 sfide rimangono in un efficace isolamento delle singole coppe, perché sono saldamente inseriti l'uno nelle cavità e detenute da molteplici interazioni non covalenti e uno strato esterno di carbonio amorfo. 8 AtteMPTS per separare le tazze impilate includono sia approcci chimici e fisici. Mentre i trattamenti di ossidazione in una miscela di acidi forti è una procedura tipica per tagliare CNT e introdurre funzionalità ossigeno, 13,14 può anche essere applicato a tagliare NCNCs in sezioni più brevi. Microonde procedure di incisione al plasma hanno anche dimostrato di separare le NCNCs 15. Rispetto agli approcci chimici, la separazione fisica è più semplice. Il nostro studio precedente ha mostrato che con la semplice rettifica con un mortaio e pestello singoli NCNCs può essere parzialmente isolato dalla loro struttura impilata. 7 Inoltre, ad alta intensità di sonda-tip sonicazione, che è stato segnalato per ridurre efficacemente i nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNTs) , 16 è stato anche dimostrato di avere un effetto significativo sulla separazione dei NCNCs. 8 La sonicazione sonda a punta offre una potenza ad alta intensità di ultrasuoni per la soluzione NCNC che essenzialmente "scuote" le tazze impilate e distrugge i deboli InteraZIONI che tengono le tazze insieme. Mentre altri potenziali metodi di separazione sono o inefficaci o distruttivo per la struttura di coppa, la sonda a punta sonicazione fornisce una altamente efficace, economicamente efficiente e meno distruttivo metodo di separazione fisica per ottenere singole coppe grafite.
Il come-sintetizzato fibrille NCNCs sono stati trattati prima in H 2 SO 4 concentrato / HNO 3 miscela di acidi prima della loro separazione con sonda a punta sonicazione. Le NCNCs separati risultanti erano altamente idrofilo ed efficacemente dispersi in acqua. Abbiamo precedentemente identificato funzionalità di azoto, come gruppi amminici sulla NCNCs e utilizzato la loro reattività chimica per NCNCs funzionalizzazione. 7,8,17 Rispetto al nostro metodo riportato in precedenza di tappatura NCNCs con nanoparticelle commerciali, 8 in questo lavoro, le nanoparticelle d'oro (PNL) sono stati efficacemente ancorata alla superficie delle coppe per riduzione citrato da acido chloroauric. A causa dila distribuzione preferenziale delle funzionalità di azoto sul aperta cerchi di NCNCs, PNL sintetizzati in situ dai precursori oro tendevano ad avere una migliore interazione con l'Open cerchi e forma PNL "tappi" sulle coppe. Tale sintesi e metodi di funzionalizzazione hanno portato ad un romanzo PNL NCNC ibrido nanomateriale per potenziali applicazioni come vettori di consegna della droga.
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Protocol
1. CVD Sintesi di azoto drogati Coppe nanotubi di carbonio (NCNCs)
NCNCs stati sintetizzati impiegando tecnica di deposizione di vapore chimico (CVD) sul substrato di quarzo utilizzando precursori liquidi (Figura 1A).
- Posizionare un lungo tubo di quarzo 3 ft 2,5 cm (id) in una Lindberg / Blu tubo forno come la camera di reazione. Posizionare una lastra di quarzo (1 "× 12") all'interno del tubo come substrato per la raccolta del prodotto. Sigillare il tubo di quarzo che utilizza capsule in acciaio inossidabile in casa con built-in e delle connessioni gas / tubi iniezione di liquido.
- Fare una soluzione di precursore liquido contenente 0,75% in peso di ferrocene, il 10% in peso di acetonitrile e 89,25% in peso di xileni. Prima che la crescita, disegnare circa 5 ml di precursore liquido in un gas siringa tenuta collegata all'ingresso del tubo di quarzo. Posizionare la siringa su una pompa a siringa.
- Assemblare il sistema cardiovascolare. Collegare tutte ingresso del gas e di uscita. Flusso di Ar (845 SCCM) per spurgare il sistema cardiovascolare e il controllo delle perdite noiing Snoop rilevatore di perdite di liquido. Dopo lo spurgo per 20 min, attivare H 2. Impostare la portata di H 2-37,5 sccm e Ar a 127 sccm. Accendere il forno. Impostare la temperatura del forno a 800 ° C e attendere fino a che è stabile a 800 ° C.
- Utilizzare la pompa a siringa per iniettare il precursore liquido nel tubo di quarzo. Impostare la velocità di iniezione a 9 ml / h per 6 minuti per riempire il volume morto del tubo dell'iniettore. Poi abbassare il tasso di iniezione di 1 ml / h per la crescita di NCNCs. Dopo 90 min di crescita, spegnere la pompa a siringa e H 2 flusso di gas, e di spegnere il forno. Mantenere Ar scorre a mantenere un'atmosfera inerte finché la fornace è stata raffreddata a RT.
- Scollegare tutti gli ingressi e le uscite del gas, e il sistema di iniezione. Smontare il sistema CVD e prendere la piastra di quarzo fuori. Utilizzare una lama di rasoio unilaterale di rimuovere la pellicola NCNCs dalla piastra di quarzo. Disperdere il prodotto raccolto in etanolo. Protezione respiratoria è necessaria per evitare abaling eventuali materiali di carbonio se il lavoro è condotto al di fuori della cappa aspirante.
2. Ossidazione di NCNCs As-sintetizzate da una miscela di acidi
- Trasferire circa 10 mg di NCNCs as-sintetizzati in un pallone a fondo rotondo da 200 ml. Aggiungere 7,5 ml di concentrato HNO 3 al pallone. Brevemente sonicare il composto a bagnomaria per una migliore dispersione. Poi aggiungere 22,5 ml di H 2 SO 4 concentrato lentamente. (ATTENZIONE: la miscela acido forte è altamente corrosivo, maneggiare con cura questi acidi con protezione di sicurezza.) Sonicare la miscela di reazione in bagno d'acqua a temperatura ambiente per 4 ore.
- Diluire la miscela di reazione con 100 ml di acqua, mentre il raffreddamento in bagno di ghiaccio. Filtrare la miscela attraverso una membrana di politetrafluoroetilene (PTFE) avente pori di dimensioni di 220 nm usando un aspiratore acqua.
- Lavare il materiale sulla membrana filtrante con 200 ml di soluzione di NaOH 0,01 M per rimuovere qualsiasi residuo di acido sottoprodotto. 18 Quindi lavarecon 200 ml di soluzione di HCl 0,01 M, seguito da acqua abbondante finché è stato raggiunto un pH neutro del filtrato. Disperdere il materiale risultante (ossidato NCNCs) in acqua (20 ml) mediante sonicazione. La sospensione risultato può essere conservato a temperatura ambiente per ulteriori esperimenti.
3. Separazione fisica dei NCNCs da Probe-tip Sonicazione
- Trasferire la sospensione di NCNCs ossidati in acqua per una tazza di plastica 100 ml posto in bagno di ghiaccio. Riempire il bicchiere di plastica fino alla tacca 50 ml con acqua. Impostare il sonicatore sonda-tip equipaggiato con un "diametro titanio microtip 1/4 al 60% magnitudo massima (12 W). Immergere la microtip al centro della soluzione e poi processo per 12 ore con 30 sec on / off intervallo. Change il ghiaccio ogni 30 min per evitare il surriscaldamento.
- Fermare la sonicazione. Filtrare la sospensione NCNC 220 nm attraverso un poro di dimensioni PTFE filtro a membrana per rimuovere eventuali particelle di grandi dimensioni. I campioni NCNC risultante può essere negozio a temperatura ambiente per ulteriori applicazioni. (Opzionale) Come esperimento confronto, disperdere un altro campione di NCNCs come-sintetizzati in DMF e sonicare direttamente la sospensione con sonda a punta sonicazione per 12 ore con le stesse impostazioni di cui sopra.
4. Analisi quantitativa di Amine gruppi funzionali sulle NCNCs da Kaiser test
- Preparare il reagente A: miscela 1 g di fenolo e 250 pl di EtOH in 2,5 ml di piridina, aggiungere 50 ml di 0,01 M hydrindantin in H 2 O alla miscela. Preparare il reagente B: sciogliere ninidrina (50 mg) in 1 ml di EtOH.
- Pesato i campioni NCNCs (~ 0,5 mg) in una microbilancia e disperderli in 1 ml di 3:2 EtOH / acqua in piccole provette. Aggiungere 100 ml di Reagente A e 25 ml di reagente B per la sospensione del campione. Sigillare le provette con parafilms e scaldare la miscela a 100 ° C in bagno d'olio per 10 min. Filtrare il campione attraverso un filtro a siringa per rimuovere particelle solide e raccogliere il filtrato soluzione.
- Prendete gli spettri visibili sul filtrarsi per analisi colorimetrica con il campione in bianco fatta nello stesso processo senza aggiungere NCNCs. Registrare l'assorbanza del picco centrato a 570 nm e calcolare i carichi di ammine secondo la legge di Lambert-Beer.
5. Funzionalizzazione di NCNCs con PNL
- Sonicazione 4 ml di sospensione acquosa contenente NCNCs separati (0,01 mg / ml) utilizzando un sonicatore bagnomaria per 5 minuti per ottenere una dispersione uniforme.
- Aggiungere 1 ml di soluzione acquosa HAuCl4 (1 mg / ml) alla sospensione NCNC durante sonicazione. Aggiungere quindi 250 ml di 1% in peso di citrato trisodico acquosa soluzione goccia a goccia. Agitare vigorosamente la miscela di reazione era a 70 ° C su una piastra calda per 2 h.
- Centrifugare la miscela di reazione a 3.400 rpm per 15 min. Raccogliere i NCNCs funzionalizzati con PNL nel precipitato e lavare con acqua per centrifugazione. Disperdere il precipitato in acqua (4 ml).
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Representative Results
Le NCNCs come-sintetizzati dalla crescita CVD è apparso come un tappeto di materiale nero su substrato di quarzo. Film spessi di NCNCs peso di circa parecchi mg sono stati ottenuti mediante pelatura con una lama di rasoio (Figura 1B). Immagini TEM mostrano la morfologia di NCNCs come-sintetizzati a diversi ingrandimenti (Figura 1). Alla ingrandimento minore (Figura 1C), le NCNCs-sintetizzati come tutti mostravano una struttura fibrillare con lunghezze tipicamente diversi micrometri e diametri di 20 - 30 nm. A differenza della struttura tubolare continuo di CNT non drogato, le fibre NCNC state compartimentate con molti segmenti a forma di coppa. Imaging ad alta risoluzione TEM della punta di una fibra NCNC rivela la struttura curva grafitico nanotubi di tazze che vengono impilati uno sopra l'altro (Figura 1D).
La Figura 2A mostra le immagini TEM di NCNCs dopo acido ossidazione. Il processo di ossidazione tagliare le fibre lunghe inbrevi sezioni di circa 1 micron di lunghezza in cui le coppe grafitiche rimasti impilati. Le NCNCs ossidate formate sospensione stabile in acqua che è stato poi elaborato con sonda a punta sonicazione. Dopo 12 h di sonicazione e filtrazione, immagine TEM mostra la significativa diminuzione della lunghezza di NCNCs (Figura 2B). La maggior parte dei NCNCs apparivano come i singoli pezzi con lunghezza inferiore a 200 nm. I singoli tazze isolato dalle pile hanno tipicamente una forma semi-ellittica con un'estremità chiusa e l'altra aperta.
La granulometria delle NCNCs era basata sulla misurazione da ~ 300 immagini TEM. La distribuzione lunghezza istogrammi (Figura 3A) di NCNCs ossidati, NCNCs dopo 12 ore sonicazione, e il prodotto finale mostra l'effetto della sfera di tastatura sonicazione sulla separazione delle NCNCs impilati e ottenendo coppe individuali. Il processo di ossidazione ha determinato un cambiamento nel potenziale zeta di NCNCs da positivo a negativo (Figura 3B), whia le i gruppi amminici inerenti su NCNCs non sono stati colpiti secondo test di Kaiser (Figura 3C).
I NCNCs separati sono stati poi funzionalizzati con PNL di riduzione citrato di HAuCl4. La reazione di riduzione è verificato a 70 ° C sotto agitazione vigorosa. La soluzione inizialmente incolore cominciato a diventare blu dopo 30 min e gradualmente cambiato in vino-rosso entro 2 ore. Immagine TEM del precipitato centrifuga in Figura 4A mostra l'elevata copertura di PNL su NCNCs. Quasi tutte le coppe nanotubi sono stati funzionalizzati con PNL e PNL sono stati spesso trovati ad essere preferibilmente situato al bordo aperto che serve come tappi di sughero per le tazze. Una immagine TEM ingrandita (Figura 4B) rivela che alcuni PNL sono stati effettivamente coltivati verso l'interno della tazza formando un tappo di sughero "stretto". C'era una differenza di colore tra il precipitato e la soluzione surnatante. Assorbimento UV-Vis spettri mostrano che la risonanza plasmonica di superficie(SPR) banda dei PIL nel precipitato ha un red-shift rispetto a quella del surnatante (Figura 4C).
Figura 1. (A) Schema di installazione di un forno tubolare utilizzato per deposizione chimica da vapore (CVD) sintesi di NCNCs. (B) Fotografia di film NCNC come sintetizzata pelati dal substrato di quarzo. (C) Una trasmissione microscopia elettronica panoramica ( TEM) immagine di NCNCs come di sintesi. (D) ad alta risoluzione delle immagini TEM mostra la punta di un individuo come sintetizzata NCNC.
Figura 2. TEM immagini di (A) NCNCs ossidati e (B) NCNCs dopo successive 12 ore la sonda a punta sonicazione e filtrazione. Inserto mostra un individuo separato NCNC.
Figura 3. (A) Lunghezza istogrammi di distribuzione per i campioni NCNC di (1), dopo 12 ore la sonda a punta sonicazione solo, (2) dopo l'ossidazione, (3) dopo ossidazione e 12 hr sonda a punta sonicazione, e (4) la finale prodotto dopo filtrazione attraverso una membrana di 220 nm poro-size. (B) Zeta potenzialità di as-sintetizzato, ossidato, ei campioni NCNC finali. (C) carichi Amine su NCNCs dopo 12 ore solo sonicazione e dopo sia l'ossidazione e 12 hr figlioicazione.
Figura 4. (A) Immagine TEM di NCNCs funzionalizzati con PNL per riduzione citrato di HAuCl4 e raccolti per centrifugazione. (B) mostra una immagine TEM nanocup individuo tappata con PIL. (C) spettri UV-Vis della miscela di reazione, la supernatante ed il precipitato della reazione di funzionalizzazione PIL. La fotografia inserto mostra la differenza di colore tra la le soluzioni precipitato (a destra) surnatante (a sinistra) e. Clicca qui per ingrandire la figura .
| Element (K Shell) | Come sintetizzato Finale separati | |
| al% | al% | |
| C (compresi N) | 98.0 | 95.9 |
| O | 0.6 | 3.8 |
| Fe | 1.4 | 0.1 |
| Ti | - | 0.2 |
Tabella 1. Analisi elementare di NCNCs come-sintetizzati e NCNCs finali separati in base a dispersione di energia spettroscopia a raggi X (EDX).
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Discussion
L'obiettivo primario dei nostri esperimenti è stato quello di produrre efficacemente nanocups grafitiche dal CNT azoto drogati. Tuttavia, azoto-doping nella sintesi CVD non garantisce la formazione della struttura a tazza impilati. A seconda della composizione chimica del precursore e di altre condizioni di crescita, la morfologia del prodotto dato può variare molto. 19 La concentrazione della fonte di azoto è il fattore principale che influenza la struttura perché i risultati dalla struttura compartimentati incompatibilità di atomi di azoto nella reticoli grafitico. 20 In generale, la lunghezza dei compartimenti diminuisce con l'aumentare della concentrazione di azoto nel precursore. A concentrazioni più elevate, gli strati di segmentazione laterali diventano irregolari e ondulato e la struttura compartmented a bicchiere uniforme è perso. 19 Nella nostra procedura, abbiamo usato 10% MeCN come precursore che ha portato la struttura a forma di coppa uniforme con diam simileetri. Fonte di carbonio è un altro fattore fondamentale per la sintesi NCNC. I precedenti tentativi utilizzando etanolo come fonte di carbonio a volte formata irregolari segmenti lacrima a forma nelle NCNCs portato, 12 presumibilmente a causa di difetti di ossigeno origine da etanolo. Sostituzione di etanolo con xileni eliminato formazione di eventuali forme irregolari. Inoltre, riduce la concentrazione ferrocene (0,75% in peso) ha contribuito a formare piccoli ferro nanoparticelle catalizzatori uniformi e portata del gas relativamente basso vettore facilitato la crescita verticale. Tutti questi fattori hanno portato formazione di NCNCs con diametri più uniforme e maggiore resa.
Le NCNCs come-sintetizzati sono lunghe fibre di tazze impilate. Ad alta risoluzione di immagine TEM (Figura 1D) mostra chiaramente la struttura grafitica di bicchieri impilati adiacenti. Le pareti graphitic di ciascuna coppa estendono lungo la direzione con un certo angolo rispetto all'asse coppa, non avendo connessioni tra tazze adiacenti. Le coppe adiacenti sono stati assunti a be tenuto insieme da interazioni non covalenti tra livelli grafitico ed anche da uno strato esterno di carbonio amorfo come osservato nella Figura 1D. Le interazioni deboli che tengono insieme le tazze possono essere disturbate e singoli nanocups possono essere isolati tramite metodi chimici o fisici.
Nel nostro studio precedente, 8 la procedura di separazione è stata effettuata da sola separazione fisica. Le NCNCs come-sono stati sintetizzati direttamente sonicati in N, N-dimetilformammide (DMF), sotto la sonda a punta sonicazione. 12 ore di sonicazione ridotto significativamente la durata media di NCNCs da diversi micrometri di 556,9 ± 256,1 nm ed efficace deriva singoli nanocups, anche se NCNCs non separati sono stati ancora frequentemente osservati. Un grave inconveniente per ultrasuoni diretta è che le fibre NCNC come-sintetizzate erano altamente idrofoba e anche scarsamente sospeso in DMF. L'efficienza di separazione è stata compromessa in questo caso perchéle NCNCs non erano ben distribuiti inizialmente. Per migliorare la dispersione dei NCNCs in solvente e facilitare la separazione ultrasuoni, come NCNCs-sintetizzati sono stati trattati con acidi forti. Questo trattamento è stato ampiamente applicato per ossidazione dei CNT incontaminato. 13 Energy-disperso spettroscopia a raggi X (EDX) mostra un significativo aumento della concentrazione di ossigeno nel NCNCs dopo il trattamento acido (Tabella 1), indicando che le funzionalità di ossigeno sono stati introdotti alla struttura grafitico. La fase di ossidazione aumentata non solo l'idrofilia del NCNCs, ma potrebbe avere anche indebolito le interazioni tra gli strati graphitic delle coppe adiacenti introducendo difetti reticolari ossigeno e rimuovendo il carbonio amorfo esterno. Le NCNCs ossidate formate anche dispersione in acqua e quindi erano più suscettibili alla successiva separazione ultrasuoni. La durata media di NCNCs ossidate misurati da immagini TEM era 770 ± 571 nm. Dopo 12 ore di sonda-tip sonicazione, la maggior partecoppe individuali sono stati isolati fuori, e la durata media è stata ridotta a 178 ± 94 nm, che era al di sotto della dimensione 220 nm pori delle membrane in PTFE. Un processo di filtrazione così ulteriormente rimosso eventuali NCNCs più a lungo e ha ridotto la durata media di 110 ± 55 nm, lasciando nanocups accatastati solo singoli e brevi nel filtrato. Le NCNCs finali separati erano ben dispersi in acqua con formazione di uno stabile che ha mostrato poche precipitazioni su un periodo di diverse settimane.
Il processo di ossidazione dell'acido notevolmente alterate le proprietà superficiali di NCNCs. A causa dell'esistenza di funzionalità di azoto che tendono ad essere protonata in soluzione, le NCNCs-sintetizzati come erano leggermente caricate positivamente con un potenziale zeta delle +9 mV. Acido ossidazione reso più NCNCs sospendibile con un potenziale negativo zeta di circa -30 mV. Occorre notare che il processo di ossidazione non ha alterato la funzionalità di ammina intrinseche sulla superficie NCNCs come è stato quantificato da Kaiseprova r. Al contrario, i gruppi amminici sono stati trovati più su NCNCs separati dopo 4 ore acido ossidazione che sui campioni separati soltanto da sonicazione, che segnala la migliore separazione esposto funzionalità più amminici. Il processo di ossidazione dell'acido anche rimosso efficace residui di catalizzatore di ferro da NCNCs come rivelato dal EDX analisi elementare (Tabella 1).
Un problema principale della prolungata sonda a punta sonicazione è stato il logorio di punte in titanio. Lunga ed intensa vibrazione ultrasonica genera molto calore ed è abrasivo al microtip. Come la punta viene consumata, l'effetto di separazione è stato indebolito e le particelle di titanio tendeva a venire fuori la punta come contaminazione. Per meglio proteggere la punta da danni, il campione è stato elaborato il 30 sec a intervalli / off e il bagno di ghiaccio è stato sostituito ogni 30 minuti per evitare il surriscaldamento. Grazie alla sua inerzia chimica, il contaminante titanio era difficile da rimuovere completamente. La procedura di filtrazioneattraverso una membrana 220-nm-pori era efficace nella rimozione di eventuali particelle di grandi dimensioni in titanio, e piccole particelle potrebbero essere principalmente rimossi mediante breve centrifugazione a 3400 rpm per 4 minuti, anche se negli ultimi campioni NCNC separati circa 0.2 a% di titanio è stato ancora presente (Tabella 1).
Le NCNCs separati hanno sia l'ossigeno e le funzionalità di azoto sul loro quadro grafitico, che forniscono diverse proprietà chimiche essenziali per le applicazioni di consegna della droga. Da thiolation dei gruppi amminici, siamo stati in precedenza in grado di allegare PNL commerciali al nanocups grafitico. 8 Tali PNL, con un diametro medio montaggio della apertura delle coppe, tendevano a sigillare la coppa come tappi di sughero. Utilizzando le NCNCs ossidati idrofili, PNL possono essere più efficacemente ancorate sulle coppe in fase acquosa per riduzione diretta di acido chloroauric con citrato trisodico come reagente di riduzione. PNL sono suscettibili di nucleazione sul functionalitie azotos e continuano a crescere nelle condizioni di reazione. Questo approccio funzionalizzazione bottom-up ha provocato l'interazione forte e concreta tra PNL e NCNCs. A causa della distribuzione preferenziale delle funzionalità di azoto sul cerchio aperto delle coppe, PNL avevano più possibilità di nucleazione in apertura, e la successiva crescita spesso formate nanoparticelle sughero a forma che si estendono all'interno delle coppe. Questa interazione tappatura è stata più frequentemente osservata utilizzando l'approccio di riduzione rispetto al nostro metodo precedente. PNL libero in soluzione erano presenti durante la reazione di riduzione, possono essere rimossi mediante centrifugazione a 3.400 rpm per 15 min. C'era netta differenza tra i colori della soluzione surnatante e il precipitato. Il primo è apparso come il vino rosso con una banda di assorbimento a 524 nm SPR e quest'ultimo era viola con una banda SPR a 540 nm. Il rosso-spostamento nella banda SPR può essere attribuita alla forte interazione elettronica dei PIL sulla superficie di NCNC.
In conclusione, abbiamo adottato una serie di tecniche di sintesi per ottenere i singoli nanocups grafite (cioè NCNCs) dalle loro strutture accatastamento. Introduzione della ossidazione degli acidi e delle procedure sonicazione sonda a punta è essenziale per garantire l'elevata efficienza di separazione e l'idrofilia delle nanocups finali. Attraverso la riduzione citrato di HAuCl4, i NCNCs stati poi funzionalizzati con PNL che di fatto chiuse le coppe come tappi di sughero. Questo romanzo PNL NCNC ibrido nanomateriale può aver promettenti applicazioni come contenitori nanoscala e dei vettori di consegna di droga.
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Disclosures
Gli autori dichiarano alcun interesse finanziario in competizione.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato sostenuto da un NSF CARRIERA Premio n ° 0.954.345.
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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