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Methodenartikel

Pfropfen Multiwalled Carbon Nanotubes mit Polystyrol Selbstmontage ermöglichen und anisotropen führt

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DOI:

10.3791/56267

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1. April 2018

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ein Verfahren für die Synthese von Polystyrol-veredelten Multiwalled Carbonnanotubes mit aufeinanderfolgenden chemische Modifikation Schritte zu selektiv einzuführen, die Polymerketten an den Seitenwänden und ihre Selbstmontage ist über anisotrope führt vorgestellt.

Zusammenfassung

Wir zeigen ein einfache Protokoll zur unberührten Multiwalled Carbonnanotubes (MWCNTs) Transplantat mit Polystyrol (PS) Ketten an den Seitenwänden durch eine radikalische Polymerisation Strategie um die Modulation der Nanotube Oberflächeneigenschaften zu ermöglichen und supramolekulare Selbstmontage der Nanostrukturen zu produzieren. Eine selektive Hydroxylierung von der unberührten Nanotubes durch eine Oxidationsreaktion biphasische katalytisch vermittelte erstellt zuerst oberflächlich verteilte reaktive Zentren an den Seitenwänden. Die letzteren reaktiven Zentren werden anschließend mit Methacrylat Moieties mit Silylated Methacrylat Vorläufer polymerisierbaren Websites erstellen geändert. Diese polymerisierbaren Gruppen können weitere Polymerisation von Styrol herstellen ein Hybrid Nanomaterials mit PS-Ketten, die an den Seitenwänden Nanotube gepfropft ansprechen. Polymer-Transplantat Inhalt, Menge an Silylated Methacrylat Moieties eingeführt und Hydroxylierung Modifikation von den Nanotubes sind identifiziert und quantifiziert durch thermogravimetrische Analyse (TGA). Das Vorhandensein von reaktiven funktionellen Gruppen Hydroxyl und Silylated Methacrylat werden durch Fourier transformieren Infrarot-Spektroskopie (FT-IR) bestätigt. Polystyrol-gepfropft Carbon Nanotube Lösungen in Tetrahydrofuran (THF) bieten Teppichböden so selbstgebaute Nanoröhren als Proben von Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) analysiert werden. Diese selbst-Assemblys sind nicht erhalten, wenn geeignete Rohlinge aus analogen Lösungen, die nicht veredelten Gegenstücke enthalten ebenso gewirkt werden. Diese Methode ermöglicht somit, die Änderung der Nanotube anisotropen führt an den Seitenwänden resultiert in spontanen Auto-Organisation im Nanobereich.

Einleitung

Seit der Entdeckung von einwandig Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNTs),1,2 die wissenschaftlichen Gemeinschaften haben ihre hervorragenden elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften3 in einer Vielzahl von innovativen angewendet Anwendungen durch Modulation ihrer Oberflächeneigenschaften über kovalente4 und nicht-kovalente5 Strategien. Beispiele für diese Anwendungen ihre Verwendung als Wandler in Sensoren,6,7 Elektroden in Solarzellen,8 het....

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Protokoll

Achtung: Bitte konsultieren Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch. Einige der in diesem Protokoll verwendeten Chemikalien sind akut giftig und karzinogen. Kohlenstoff-Nanoröhrchen Derivate können zusätzliche Atemwege Gefahren im Vergleich zu anderen traditionellen Masse Carbon Allotropes haben. Es wird vermutet, dass Kohlenstoff-Nanoröhren in Aerosol in ähnlicher Weise als Asbest, Lunge beeinträchtigen können, obwohl ihre krebserregenden Eigenschaften bisher nicht vollständig aufgeklärt haben. Nutzen Sie alle entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen bei der Durchführung von chemischen Reaktionen und Produktverarbeitung Schritte einschließlich d....

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Ergebnisse

TGA Daten aus unberührten Nanoröhren, hydroxylierten Nanoröhren, Nanoröhren mit Silylated Methacrylat Moieties modifiziert und Polystyrol gepfropft Nanoröhren (Abbildung 1). FT-IR-Ergebnisse wurden von hydroxylierten Nanoröhren gesammelt und Nanoröhren mit modifizierten Silylated Methacrylat Moieties (Abbildung 2). TEM Bilder wurden aus unberührten Nanoröhren und Polystyrol gepfropft Nanoröhren (Abbildung 3

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Diskussion

Bei dieser Methode gibt es einige Schritte, die zur Folge entscheidend für einen erfolgreichen Pfropfen Prozess zu gewährleisten. Erstens sollten die biphasische katalytisch vermittelte Oxidationsreaktion (Schritt 1.1) mit vor kurzem dispersen Kohlenstoff-Nanoröhren (Schritt 1.1.1.5.) durchgeführt werden. Wenn Streuung ergibt sich entsprechend den Empfehlungen des Protokolls nicht lebensfähig, wäre die Verwendung von einem Ultraschall Tipp Sonikator hilfreich sein, wenn die gleichen Hinweise (Schritt 1.1.1.6) verwenden. .......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Wir möchten die FQ-PAIP und DGAPA-PAPIIT-Programme von der nationalen autonomen Universität von Mexiko (Grant-Nummern 5000-9158, 5000-9156, IA205616 und IA205316) zu bestätigen und der National Council for Science and Technology aus Mexiko - CONACYT-(Anzahl gewähren 251533).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Tetrapropylammoniumbromid, 99 % (TPABr)Sigma-Aldrich88104Reizend, giftig
Kaliumpermanganat, 99 % (KMnO4)Sigma-Aldrich223468
Essigsäure, 99,5 %Sigma-Aldrich45726
Unverfälschte mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren, 99 % (MWCNTs)Bayer Technology ServicesGespendete ProbeSchädliche Stäube. >1 Mikrometer lang und 13– 16 nm Außendurchmesser. Alternativer Lieferant: Nanocyl, Katalog N. NC7000, Website: http://www.nanocyl.com/
Natriumchlorid, 98 % (NaCl)Sigma-AldrichS3014Technische Qualität kann auch verwendet werden
Ethanol, 99,8 % (EtOH)Sigma-Aldrich32221Technische Qualität kann auch verwendet werden
Methanol, 99,8 % (MeOH)Sigma-Aldrich322415Hochgiftig. Technische Qualität kann auch verwendet werden
Hydrochinon, 99 %Sigma-AldrichH9003
Toluol, 99,8 %Sigma-Aldrich244511wasserfreies
3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, 98 % (TMSPMA)Sigma-Aldrich440159Luftempfindliches, giftiges
Azobisisobutyroniril, 99 % (AIBN)Sigma-Aldrich755745Explosiv
Styrol, 99 %Sigma-AldrichS4972Aufgereinigt mit einer präparativen Säule für Aluminiumoxidgel und gelagert bei 4 μde; C
Aceton, 99,5 %Sigma-Aldrich179124Technische Qualität kann auch verwendet werden
Tetrahydrofuran, 99,9 % (THF)Sigma-Aldrich494461
Dichlormethan, 99,5 %Sigma-Aldrich443484Hochgiftige
Salzsäure, 37 %Sigma-Aldrich435570Gesundheitsschädliche Dämpfe

Referenzen

  1. Iijima, S. Helical Microtubules of Graphitic Carbon. Nature. 354, 56-58 (1991).
  2. Iijima, S., Ichihashi, T. Single-Shell Carbon Nanotubes of 1-nm Diameter. Nature. 363, 603-605 (1993).
  3. Dai, H. Carbon Nanotubes: Synthesis, Integration and Properties. Acc. Chem. Res. 35, 103....

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Nachdrucke und Genehmigungen

Tags

Polystyrol-Pfropfungradikalische PolymerisationHydroxylierungsmodifikationthermogravimetrische AnalyseFourier-Transform-InfrarotspektroskopieTransmissionselektronenmikroskopieanisotrope SelbstassemblierungModulation der OberflächeneigenschaftenPolymerpfropfgehalt