Name: Funzionalizzazione e dispersione dei nanomateriali del carbonio utilizzando un processo di ozonolisi ecologico ecologico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 33 s
Description: Scopri la funzionalizzazione ecologica di nanomateriali del carbonio mediante ozonolisi ultrasonica e deposizione elettroforetica. Questo metodo acquoso elimina sostanze chimiche aggressive per materiali compositi avanzati.

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La componente non salariale del lavoro è stata finanziata dal Commonwealth of Australia. L&#39;autore dell&#39;Università di Delaware riconosce con gratitudine il sostegno della US National Science Foundation (Grant # 1254540, Dr. Mary Toney, Direttore Programmi). Gli autori ringraziano il sig. Mark Fitzgerald per la sua assistenza con le misure di deposizione elettroforetica.

1. Funzionalizzazione di CNT e GNP mediante ozonolisi ad ultrasuoni <ol><li> Pesare i nanomateriali in una scatola di guanto all&#39;interno di un armadio fume con filtro HEPA. Pesare la quantità desiderata di nanomateriali in un bicchiere. Trasferire in una bottiglia e aggiungere acqua ultrapure per una concentrazione di 1 g / L. </li><li> Sigillare la bottiglia con un coperchio. Ultrasonico in un bagno ad ultrasuoni standard (vedi Elenco materiali, frequenza: ~ 43 ± 2 kHz, potenza: 60 W) per disperdere le CNT o GNP. NOTA: ATTENZIONE. Vedere la nota sulla salute e sicurezza sul lavoro di cui sopra. </li><li> Versare con cautela la sospensione nanomateriale in un pallone di reattore contenente una barra magnetica. Fissare un coperchio a pallone di reattore con porte sufficienti per gli ingressi e le uscite del tronco dell&#39;ozono e delle ultrasuoni. Posizionare questo su una piastra di agitazione e accendere l&#39;agitatore magnetico regolando il quadrante per impedire che le CNT si affacciano sulla sospensione. </li><li> Montare il corno ultrasonico nella cella ad ultrasuoni e controllare che il cornoLa punta è in buone condizioni. Vedere la Figura 1 . </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55614/55614fig1.jpg" /> Figura 1: Sistema di ozonolisi ad ultrasuoni. Questo schema illustra come collegare i vari elementi del sistema di ozonolisi ad ultrasuoni. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55614/55614fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <ol start="5"><li> Utilizzare tubi in silicone per collegare il reattore, la cella ad ultrasuoni e la pompa peristaltica. Fare riferimento alla Figura 1 . </li><li> Inserire il bubbler dell&#39;ozono nel reattore e collegarlo al generatore di ozono. NOTA: ATTENZIONE. Vedere la nota sulla salute e sicurezza sul lavoro di cui sopra. </li><li> Collegare l&#39;unità di raffreddamento del liquido ricircolatore ad una bobina di raffreddamento (per raffreddare il reattore) e alla giacca di raffreddamento ad ultrasuoni. Spostare l&#39;interruttore per accendere il liquido di raffreddamento del liquido di ricircoloG per raffreddare il reattore di ozono e la cella ad ultrasuoni. Assicurarsi che il liquido di raffreddamento scorre attraverso sia la cella ad ultrasuoni che il bagno di raffreddamento del reattore. <ol><li> Utilizzare una termocoppia collegata all&#39;unità di controllo del corno ad ultrasuoni per misurare la temperatura del reattore. Attendere che il sistema si raffreddi a 5 ° C. </li></ol></li><li> Posizionare il pallone del reattore con le CNT in posizione. Inserire il diffusore dell&#39;ozono nel fondo della torretta del reattore in modo che sia completamente sommerso. Assicurarsi che il tubo di uscita alla cella ad ultrasuoni sia sommerso almeno 25 mm sotto la superficie della dispersione. <ol><li> Collegare il tubo di uscita dal reattore all&#39;unità di distruzione dell&#39;ozono utilizzando lo stesso tubo di silicone come nell&#39;operazione di pompaggio peristaltico. L&#39;uso di un bolle d&#39;acqua sul lato di uscita dell&#39;unità di smaltimento dell&#39;ozono è facoltativo, ma aiuta a catturare qualsiasi ozono residuo e fornisce un&#39;indicazione che il generatore di ozono sia collegato e funziona correttamente. </li></ol></li><li> Accendere l&#39;ossigeno al generatore di ozono e regolare la valvola per ottenere una portata di 0,5 L / min attraverso il generatore di ozono. </li><li> Accendere il generatore di ozono spostando l&#39;interruttore. Lasciare che funziona per 30-60 minuti prima di avviare il pompaggio o il processo di ultrasonizzazione. </li><li> Accendere la pompa peristaltica, regolarla a 0,67 Hz ruotando la manopola pompa ad una regolazione di circa 5 o 6 e assicurandoti che la dispersione CNT scorra uniformemente attraverso la cella. <ol><li> Accendere il corno ad ultrasuoni e regolare l&#39;alimentazione a 60 W inserendo questo valore nel modulo di controllo sotto il menu di funzionamento manuale. </li><li> Al momento dell&#39;avviamento iniziale, aumentare lentamente l&#39;impostazione dell&#39;ampiezza per ottenere la potenza di 60 W. NOTA: Il corno ad ultrasuoni funziona a 20 kHz. L&#39;impostazione dell&#39;ampiezza e dell&#39;alimentazione sono generalmente di valori simili, ma all&#39;avviamento iniziale, potrebbe essere necessario aumentare lentamente l&#39;impostazione dell&#39;ampiezza per ottenere il desiderioD di potenza di 60 W. </li></ol></li><li> Osservare il processo di sonicazione per almeno 30 minuti per garantire il funzionamento stabile del pompaggio e della corona ad ultrasuoni. </li><li> Monitorare la tubazione flessibile in contatto diretto con il meccanismo della pompa peristaltica per l&#39;usura. Regolare la posizione del tubo almeno ogni 2 h per assicurare che il tubo mantenga l&#39;integrità. Sostituire il tubo per ogni singola esecuzione di elaborazione nanomateriale del carbonio. </li><li> Quando è trascorso il tempo di elaborazione USO desiderato, premere gli interruttori per disattivare il generatore di ozono, il sonicatore e la pompa. Mantenere la miscelazione fino a quando la dispersione nanomateriale del carbonio è pronta per essere trasferita in un contenitore sigillato per un successivo utilizzo in deposizione elettroforetica. <ol><li> Attendere circa 1 ora prima di trasferire la dispersione per permettere l&#39;ozono in soluzione a decomporsi. </li></ol></li><li> Se l&#39;elettroforesi non viene eseguita entro 24 ore di elaborazione USO, ripetere nuovamente la dispersione nanomateriale per ridurre al minimo il numero di particelleS risolvono di dispersione. Inserire il corno sonoro nella boccetta della dispersione nanomateriale del carbonio e svuotare (come sopra) per 30 minuti prima dell&#39;uso. </li></ol> 2. Elettroforesi <ol><li> Preparare tre elettrodi in acciaio inox, 60 mm (L) x 25 mm (W), da materiale a foglio da 0,2 mm. <ol><li> Sbavare gli elettrodi utilizzando carta vetrata P1000 di ossido di alluminio con acqua ultrapure come lubrificante. A seguito dell&#39;abrasione, posizionare gli elettrodi nel bagno di pulizia ad ultrasuoni e pulirli per 10 minuti in acqua ultrapure. </li></ol></li><li> Mettere l&#39;elettrodo da utilizzare per la deposizione anodica in un forno pulito a 100 ° C e asciugarlo per 10 minuti. Spostare l&#39;elettrodo in un essiccatore e lasciarlo raffreddare. Pesare l&#39;elettrodo su un bilanciamento analitico a quattro cifre. </li><li> Registrare il peso dell&#39;elettrodo a quattro cifre decimali come il peso non rivestito in grammi. Asciugare i due elettrodi rimanenti e conservarli nell&#39;essiccatore per essere utilizzati come catodi per deposizione. </li><li> Utilizzando un appropriato dispositivo di bloccaggio (vedi figura 2 ), come un piccolo vice e distanziatori di plastica non conduttori di 10 mm, assemblare gli elettrodi, con gli elettrodi esterni utilizzati come i catodi e l&#39;elettrodo interno come anodo. </li></ol><img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/55614/55614fig2.jpg" /> Figura 2: Cellula di deposizione elettroforetica. Questo diagramma schematico illustra la configurazione della cella di deposizione elettroforetica. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55614/55614fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <ol start="5"><li> Trasferire 35 ml di dispersione nanomateriale carbonio in un bicchiere da 50 ml. </li><li> Posizionare il dispositivo di elettrodo in acciaio inossidabile su un supporto di ripresa e lentamente abbassare gli elettrodi alla profondità completa del bicchiere. Collegare il terminale positivo dell&#39;alimentazione CC all&#39;anone centrale in acciaio inoxde. Collegare il terminale negativo dell&#39;alimentazione CC al catodo esterno. Collegare i due catodi esterni utilizzando un cavo con clip alligatore. </li><li> Se sono necessarie accurate misure di corrente, collegare un multimetro in serie con l&#39;alimentatore e gli elettrodi per consentire il monitoraggio durante la deposizione. </li><li> Regolare manualmente l&#39;impostazione corrente sull&#39;alimentazione CC alla corrente massima (nominale 2 A) e quindi la tensione al valore richiesto per gli studi, assicurando che l&#39;uscita di alimentazione sia spenta. Preparare un cronometro e accendere l&#39;alimentazione per la durata del rivestimento desiderata. </li><li> Per un tipico esperimento di rivestimento, regolare la tensione a 10 V, con i tempi di rivestimento che vanno da 1 a 15 min. Spegnere l&#39;alimentazione DC e sollevare lentamente gli elettrodi dalla dispersione, assicurando che il film non sia disturbato. </li><li> Scollegare i terminali dagli elettrodi e invertire in modo inverso gli elettrodi verso un orientamento orizzontale tO lasciare asciugare uniformemente la pellicola sull&#39;anodo. Dopo che l&#39;umidità è evaporata dal film a temperatura ambiente, smontare l&#39;elettrodo e posizionare l&#39;anodo nel forno a 100 ° C per asciugare per 1 ora. <ol><li> Bloccare e appendere l&#39;anodo nel forno per assicurare che il film non entri in contatto diretto con qualsiasi superficie. </li></ol></li><li> Posizionare l&#39;anodo rivestito in film nell&#39;essiccatore e lasciarlo raffreddare, quindi pesarlo su un bilanciamento analitico a quattro cifre. Registra il peso a quattro cifre decimali. Sottrai il peso dell&#39;anodo non rivestito per determinare la massa del film depositato. </li><li> Fotografia l&#39;anodo rivestito. Utilizzare un pacchetto adeguato per l&#39;elaborazione delle immagini per misurare con precisione l&#39;area del film depositato. Utilizzare la massa e l&#39;area per registrare la densità di superficie del film in mg / cm 2 . </li><li> Ripetere i passaggi di rivestimento e di pesatura per ogni tempo di deposizione richiesto per determinare la velocità di deposizione del nanomateriale del carbonio sugli inossidabiliTeel per le specifiche forze del campo in uso. </li></ol> 3. Caratterizzazione chimica - Spettroscopia fotoelettrica a raggi X (XPS) 15 <ol><li> Per preparare i campioni per l&#39;analisi XPS, lasciare cadere le dispersioni acquose di CNT dalla dispersione originale di 1 g / l. <ol><li> Usando una pipetta, depositare una gocciolina della dispersione su un disco in acciaio inox e lasciare asciugare a temperatura ambiente. Ripetere il processo fino a quando non si osserva un rivestimento CNT uniformemente spessa di circa 2 μm sul disco. Montare il disco dell&#39;acciaio inossidabile sugli alberi del campione utilizzando un nastro conduttivo a due lati. </li></ol></li><li> Inserire i campioni nella camera di ingresso del campione e pompare verso un vuoto di 5 x 10 -7 Torr prima di trasferirlo nella camera di analisi principale. Attendere che la pressione principale della camera raggiunga 5 x 10 -9 Torr prima di posizionare il campione e intraprendere l&#39;analisi. </li><li> ASeguire le condizioni di funzionamento tipiche per le misurazioni XPS, utilizzare una sorgente a raggi X monocromatica Al K α, funzionante a 150 W per illuminare un&#39;area di 700 μm x 300 μm. Rileva fotoelettroni ad angolo di 90 ° rispetto alla superficie del campione. <ol><li> Calibrare la scala energetica dello spettrometro usando il picco di fotoelettro di Au 4f 7/2 ad un&#39;energia di legame di 83,98 eV. NOTA: La scala energetica viene regolata nel software di controllo dello strumento durante la messa in funzione iniziale dello strumento. Viene controllato regolarmente dopo qualsiasi intervento di manutenzione da parte dello spettroscopico responsabile dell&#39;apparecchiatura e non deve essere alterato dagli utenti. </li></ol></li><li> Monitorare la carica iniziale del campione posizionando una finestra di 30 eV sulla regione C 1s. Effettuare la compensazione di carica regolando sistematicamente i parametri della pistola di alluvione elettronica per posizionare il picco di C 1s a 284,6 eV e per ridurre al minimo la larghezza di picco a metà del picco massimo massimo<html> (FWHM). </li><li> Le scansioni di conduzione effettuano un&#39;energia di passaggio di 160 eV e passi di 0,5 eV, con un tempo di sosta di 0,1 s, in modalità di trasmissione ad analizzatore fisso per identificare le specie elementali di superficie. Acquisisci gli spettri di regione ad un&#39;energia di passaggio di 20 eV utilizzando gradini da 0,05 eV e una dimensione di 0,2 s. Utilizza tra 4 e 8 sweep per migliorare il rapporto segnale / rumore. <ol><li> Per quantificare gli spettri, utilizzare un elemento di sfondo Shirley e fattori di sensibilità da una biblioteca elementare adatta 16 . </li></ol></li><li> Densità di spettri di fotoelettronica a raggi X ad alta risoluzione di C 1s per determinare le diverse specie di ossigeno-carbonio presenti con il tempo di trattamento USO 15 . <ol><li> Per deconvolire accuratamente il picco di C 1s, eseguire una misura iniziale di picco alla forma del carbonio grafite per assicurare che la forma di picco dovuta all&#39;incollaggio sp 2 e ai contributi dai satelliti di shake-up a bassa energia π&gt; 17. Per tutto il montaggio a picco, limitare le energie di legame dei componenti e FWHM rispettivamente per ± 0,1 eV e ± 0,2 eV e utilizzare un rapporto Gaussian / Lorentzian di 30. </li><li> Adattare la forma di picco di grafite utilizzando sei picchi separati. Mantenere a rapporti fissi le aree di ogni picco rispetto al picco principale di grafite a 284,6 eV per mantenere una forma coerente a causa della componente grafitica nel nanomaterial trattato 15 , 9 , 14 . </li></ol></li></ol> 4. Caratterizzazione strutturale - Spettroscopia Raman 18 <ol><li> Preparare i nanomateriali per la caratterizzazione spettroscopica Raman diluendo la dispersione originale con acqua deionizzata per ottenere una concentrazione di 0,1 g / L. Pipettare 0,05 ml di dispersione su un substrato lucido dorato adatto. Lasciare che la gocciola venga evaporata a temperatura ambiente per produrre un film sottile di carbonio su cui focarsiNoi il punto Raman laser. NOTA: La dimensione del substrato d&#39;oro è incidentale al risultato quando viene utilizzato un grande substrato, più esemplari possono essere depositati su una sola diapositiva. </li><li> Effettuare le misurazioni Raman con una lente obiettivo di ingrandimento 50X utilizzando un microscopio confocale dispersivo e un laser da 532 nm. Acquisisci gli spettri tra 3.500 e 50 cm -1 ad una risoluzione di 2 cm -1 . Utilizzare un&#39;apertura a 50 μm con un&#39;energia laser tra 1 e 10 mW, utilizzando la massima energia possibile in modo che nessun degrado del campione avviene durante la raccolta. <ol><li> Raccogliere gli spettri accumulando tra 10 e 50 scansioni e usando un tempo di esposizione tra 2 e 5 s per ogni singola scansione per ottenere un rapporto ragionevole tra segnale e rumore. </li></ol></li></ol> 5. Morfologia del film - Microscopia elettronica di scansione (SEM) <ol><li> Per l&#39;analisi SEM dei CNT / GNP funzionalizzati o non adattati, diluire un droplEt di ogni dispersione a 0,1 g / L utilizzando acqua deionizzata. Depositarlo su un albero in alluminio SEM e lasciare asciugare in aria durante la notte. </li><li> Per i film EPD depositati sugli elettrodi in acciaio inox, tagliare gli elettrodi in piazze da 1 cm x 1 cm e montarli su stoppini di campionamento utilizzando nastro conduttivo a doppia faccia. Dipingere una piccola linea di dag d&#39;argento ( cioè, adesivo / vernice conduttiva) dal campione di campionamento sulla superficie superiore del campione per migliorare il percorso conduttivo. Asciugare il campione sotto una lampada riscaldante per almeno 15 minuti. </li><li> Posizionare il campione montato nel rivestimento dello sputter e conferirgli un rivestimento iridico conduttivo di spessore di circa 1,3-1,5 nm 19 . <ol><li> Sulla unità di misura dello spessore, impostare la densità del materiale al livello appropriato, pari a 22,56 g / cm 3 per l&#39;iridio. Regolare l&#39;impostazione dello spessore del bersaglio a 1,0 nm per dare uno spessore di circa 1,3-1,5 nm quando si conta sulla deriva termica durante il rivestimento process. </li><li> Impostare l&#39;unità di rivestimento per consentire di controllare l&#39;operazione di verniciatura a spruzzo dall&#39;unità di misura dello spessore. Selezionare l&#39;uscita di potenza desiderata, che dovrebbe essere di 80 mA per un rivestimento ad alta risoluzione 19 . </li><li> Inserire lo spessore dello spessore del rivestimento sull&#39;unità di controllo dello spessore e premere il pulsante &quot;Ciclo&quot; per avviare l&#39;evacuazione automatica della camera, l&#39;afflusso di argon e la sequenza di rivestimento. Quando il potere ha raggiunto il livello desiderato, spostare la parte esterna dello schermo di protezione per consentire il riciclo del rivestimento. Ruotare e inclinare la fase durante il rivestimento per facilitare un rivestimento uniforme su tutti i lati. </li></ol></li><li> Esaminare i nanomateriali usando un SEM emissione di campo con un rilevatore in lente. Utilizzare una distanza di lavoro di circa 3 mm e una tensione di accelerazione di 3,0 kV. </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno niente da rivelare.

Quando si lavora con nanoparticelle di elevata durezza, come i CNT, non si deve trascurare il potenziale effetto di erosione su contenitori e tubi. Il passaggio 1.14 del protocollo è stato inserito dopo che il tubo si è usurato in una curva a causa di CNT che colpivano la parete laterale del tubo, causando una perdita del sistema.
Inoltre, si noti che i CNT sono in sospensione, non in soluzione, e che devono essere mescolati prima di ogni utilizzo se si desidera una sospensione omogenea. Ad es...

L&#39;utilizzo di nanomateriali di carbonio per la modifica dei sistemi polimerici e compositi ha visto un interesse intensivo di ricerca negli ultimi 20 anni. Le recenti recensioni sia sull&#39;utilizzo dei nanotubi di carbonio 1 (CNT) e dei nanoplatelle 2 di grafene (GNP) forniscono un&#39;indicazione della portata della ricerca. L&#39;elevata rigidità e resistenza specifica delle CNT e dei GNP, nonché la loro elevata conducibilità elettrica intrinseca, rendono i materiali ideali per l&#39;inserimento in sistemi polimerici per migliorare sia le prestazioni meccaniche che elettriche dei materiali nanocompositi. Le CNT e GNP sono state utilizzate anche per lo sviluppo di strutture composite gerarchiche usando i nanomateriali del carbonio per modificare sia l&#39;adesione ad interfacciamento a fibre che la rigidità della matrice 3 , 4 . La dispersione omogenea dei nanomateriali del carbonio nei sistemi polimerici richiede spessoI processi che modificano chimicamente i nanomateriali per migliorare la compatibilità chimica con la matrice polimerica, eliminano le impurità e riducono o rimuovono agglomerati dai materiali as-received. Sono disponibili vari metodi per modificare chimicamente i nanomateriali del carbonio e possono includere l&#39;ossidazione chimica umida utilizzando acidi forti 5 , 6 , modifica con tensioattivi 7 , intercalazione elettromeccanica e esfoliazione 8 , o trattamento chimico secco utilizzando processi basati su plasma 9 . L&#39;uso di acidi forti nella fase di ossidazione delle CNT introduce gruppi funzionali di ossigeno e rimuove le impurità. Tuttavia, ha lo svantaggio di ridurre significativamente la lunghezza CNT, introducendo danni alle pareti esterne CNT e utilizzando sostanze chimiche pericolose che devono essere isolate dal materiale trattato per ulteriori trattamenti 10 &lt;/ Sup&gt;. L&#39;impiego di tensioattivi combinati con ultrasonografia offre un metodo meno aggressivo per preparare dispersioni stabili, ma il tensioattivo è spesso difficile da rimuovere dal materiale trattato e non può essere compatibile con il polimero utilizzato per la preparazione dei materiali nanocompositi 1 , 11 . La forza dell&#39;interazione chimica tra la molecola del tensioattivo e la CNT o il GNP può anche essere insufficiente per applicazioni meccaniche. I processi di trattamento a plasma secco condotti in condizioni atmosferiche possono essere adatti per la funzionalizzazione di matrici di CNT, presenti su superfici di fibre o piane, utilizzate per la preparazione di compositi gerarchici 9 . Tuttavia, il plasma atmosferico è più difficile da applicare alle polveri secche e non affronta i problemi con gli agglomerati presenti nei nanomateriali del carbonio grezzo. Nel presente lavoro, introduciamo una descrizione dettagliata dell&#39;ultrasondaZione-ozonolisi (USO) che abbiamo applicato in precedenza ai nanomateriali del carbonio 12 , 13 , 14 . Il processo USO viene utilizzato per preparare dispersioni stabili e acquose adatte per depositare elettroforeticamente (EPD) sia CNT che GNP su fibre di carbonio e di vetro. Saranno forniti esempi di EPD usando le CNT USO-funzionalizzate per depositare film sottili e uniformi su substrati in acciaio inox e in carbonio. Saranno fornite anche metodi e risultati tipici utilizzati per caratterizzare chimicamente le CNT e GNP funzionalizzate, utilizzando sia la spettroscopia di fotoelettronica a raggi X (XPS) che la spettroscopia Raman. Verrà fornita una breve discussione dei risultati di caratterizzazione rispetto ad altre tecniche di funzionalizzazione. Avviso di salute e sicurezza sul lavoro Gli effetti dell&#39;esposizione a nanoparticelle come le CNT, sulla salute umana non sono ben compresi. essoSi raccomanda di adottare misure speciali per ridurre al minimo l&#39;esposizione e la contaminazione ambientale con le polveri CNT. Le misure suggerite per l&#39;isolamento del rischio includono la lavorazione all&#39;interno di un armadio fumi e / o di un guanto di protezione del filtro HEPA. Le misure di igiene del lavoro includono indossare indumenti protettivi e due strati di guanti e eseguire regolarmente la pulizia delle superfici con asciugamani di carta umida o un aspirapolvere con un filtro HEPA per rimuovere le polveri CNT straordinarie. Gli articoli contaminati devono essere imballati per lo smaltimento dei rifiuti pericolosi. L&#39;esposizione all&#39;ozono può irritare gli occhi, i polmoni e il sistema respiratorio e a concentrazioni più elevate può causare danni ai polmoni. Si raccomanda di adottare misure per ridurre al minimo l&#39;esposizione personale e ambientale al gas ozono generato. Le misure di isolamento includono il lavoro all&#39;interno di un armadio di fumo. Poiché il flusso dell&#39;aria di ritorno contengono l&#39;ozono non utilizzato, dovrebbe essere passato attraverso un&#39;unità di distruzione dell&#39;ozono prima di essere rilasciata nell&#39;atmosfera. Le dispersioni che hanno fatto bollire l&#39;ozono attraverso di essi contengono un certo ozono disciolto. Dopo le operazioni di ozonolisi, consentire alle dispersioni di rimanere per 1 ora prima di procedere ad un&#39;ulteriore lavorazione in modo che l&#39;ozono possa subire una decomposizione naturale.

<table><tbody><tr><td>Bagno ad ultrasuoni</td><td>Soniclean</td><td>80TD</td><td></td></tr><tr><td>Tromba ad ultrasuoni</td><td>Misonix</td><td>S-4000-010 con convertitore CL5</td><td>Daintree Scientific</td></tr><tr><td>Flocell in acciaio inox con rivestimento ad acqua</td><td>Misonix</td><td>800BWJ</td><td>Daintree Scientific</td></tr><tr><td>Pompa peristaltica</td><td>Masterflex easy-load</td><td>7518-00</td><td></td></tr><tr><td>Controller per pompa peristaltica</td><td>Masterflex controllore modulare</td><td>7553-78</td><td></td></tr><tr><td>Generatore di ozono</td><td>Ozone Solutions</td><td>TG-20</td><td></td></tr><tr><td>Unità di distruzione dell'ozono</td><td>Ozone Solutions</td><td>ODS-1</td><td></td></tr><tr><td>Raffreddatore di liquido a ricircolo</td><td>Thermoline</td><td>TRC2-571-T</td><td></td></tr><tr><td>Alimentatore multimodale</td><td>TTi</td><td>EX752M</td><td></td></tr><tr><td>Multimetro di calcolo ad alta risoluzione</td><td>TTi</td><td>1906</td><td></td></tr><tr><td>Spettroscopia fotoelettronica a raggi X</td><td>Kratos Analytical</td><td>Axis Software di analisi Nova</td><td></td></tr><tr><td>XPS</td><td>Software Casa Software</td><td>Casa XPS</td><td>www.casaxps.com</td></tr><tr><td>Libreria elementare Kratos da utilizzare con Casa XPS</td><td>Software</td><td>Casa Download File correlati a Kratos</td><td>http://www.casaxps.com/kratos/</td></tr> <tr><td>Microscopio confocale dispersivo Raman</td><td>Thermo</td><td>DXR</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio elettronico a scansione a emissione di campo</td><td>Leo</td><td>1530 VP</td><td></td></tr><tr><td>Spalmatore per polverizzazione catodica con bersaglio di iridio</td><td>Cressington</td><td>208 HR</td><td></td></tr><tr><td>Unità di misura di spessore</td><td>Cressington</td><td>mtm 20</td><td></td></tr><tr><td>Agitatore magnetico</td><td>Stuart</td><td>CD162</td><td></td></tr><tr><td>Bilancia analitica</td><td>Kern</td><td>ALS 220-4N</td><td></td></tr><tr><td>Bilancia analitica</td><td>Mettler Toledo</td><td>NewClassic MF MS 2045</td><td></td></tr><tr><td>Bilancia da laboratorio</td><td>Shimadzu</td><td>ELB 3000</td><td></td></tr><tr><td>Elettrodi da lamiera di acciaio inossidabile 316</td><td>RS Components</td><td>559-199</td><td></td></tr><tr><td>Fogli abrasivi, grado P1000</td><td>Norton</td><td>No-Fil A275</td><td></td></tr><tr><td>Nanotubi di carbonio a parete multipla</td><td>Hanwha</td><td>CM-95</td><td>http://hcc.hanwha.co.kr/eng/business/bus_table/nano_02.jsp</td></tr><tr><td>Nanopiastrine di grafene</td><td>XG Sciences</td><td>XGNP Grado C</td><td>http://xgsciences.com/products/graphene-nanoplatelets/grade-c/</td></tr></tbody></table>

funzionalizzazione e dispersione dei nanomateriali del carbonio utilizzando un processo di ozonolisi ecologico ecologico

Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

La funzionalizzazione dei nanomateriali del carbonio è spesso un passo fondamentale che facilita la loro integrazione in più grandi sistemi e dispositivi. Nella forma ricevuta, i nanomateriali del carbonio, come i nanotubi di carbonio (CNT) oi nanoplatelle di grafene (GNP), possono contenere grandi agglomerati. Entrambi gli agglomerati e le impurità diminuiranno i vantaggi delle proprietà elettriche e meccaniche uniche quando i CNT oi GNP sono incorporati nei sistemi di polimeri o materiali compositi. Mentre esistono vari metodi per funzionalizzare i nanomateriali del carbonio e per creare dispersioni stabili, molti processi utilizzano sostanze chimiche dure, solventi organici o tensioattivi, che non sono rispettosi dell&#39;ambiente e possono aumentare l&#39;onere di elaborazione durante l&#39;isolamento dei nanomateriali per un successivo utilizzo. L&#39;attuale ricerca specifica l&#39;uso di una tecnica alternativa e rispettosa dell&#39;ambiente per la funzionalizzazione di CNT e GNP. Produce dispersioni stabili e acquose senza alcun dannoUl prodotti chimici. Entrambe le CNT e GNP possono essere aggiunte all&#39;acqua a concentrazioni fino a 5 g / L e possono essere ricircolate attraverso una cella ad ultrasuoni ad alta potenza. L&#39;iniezione simultanea di ozono nella cellula ossida progressivamente i nanomateriali del carbonio e l&#39;ultrasonografia combinata rompe gli agglomerati e immediatamente espone materiale fresco per la funzionalizzazione. Le dispersioni preparate sono ideali per la deposizione di film sottili su substrati solidi utilizzando depositi elettroforetici (EPD). CNT e GNP dalle dispersioni acquose possono essere facilmente utilizzate per ricoprire fibre di carbonio e di rinforzo di vetro utilizzando EPD per la preparazione di materiali compositi gerarchici.

La Figura 3 mostra la caratterizzazione a larga scansione di XPS di CNT che avevano subito un trattamento USO. Le CNT che non erano state sottoposte a USO mostrano quasi nessun contenuto di ossigeno. Quando aumenta il tempo dell&#39;USO, aumenta il livello di ossigeno superficiale. La Figura 4 mostra l&#39;aumento del rapporto ossigeno-carbonio in funzione del tempo di USO. La Tabella 1 mostra le concentrazioni atomiche della GNP trattat...

Qui viene descritto un nuovo metodo per la funzionalizzazione e la dispersione stabile di nanomateriali di carbonio in ambienti acquosi. L&#39;ozono viene iniettato direttamente in una dispersione acquosa di nanomateriale del carbonio che viene continuamente ricircolata attraverso una cellula ad ultrasuoni ad alta potenza.

Funzionalizzazione e dispersione dei nanomateriali del carbonio utilizzando un processo di ozonolisi ecologico ecologico

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

L'obiettivo generale di questi processi di ozonolisi ultrasonica e deposizione elettroforetica è ottenere una dispersione stabile di nanomateriali al carbonio che possa poi essere utilizzata per la preparazione di materiali compositi gerarchici. Questo metodo può rispondere a domande fondamentali nel campo dei compositi gerarchici, fornendo un metodo pratico per rivestire in modo controllato tessuti di microfibre con nanomateriali al carbonio.Il principale vantaggio di questa tecnica è che i nanomateriali a base di carbonio, come nanotubi e nanoparticelle lamellari, possono essere funzionalizzati e resi compatibili con sistemi di resina polimerica senza l'uso di sostanze chimiche aggressive. Per iniziare questa procedura, trasferire tutti i materiali necessari in una camera a guanti collocata all'interno di una cappa aspirante dotata di filtro hepa. Pesare la quantità desiderata di nanomateriali in un contenitore e aggiungere acqua in modo che la concentrazione finale delle nanoparticelle sia di un grammo per litro.Chiudere il flacone con un tappo. Sottoporre a ultrasuoni per 30 minuti a 43 kilohertz e 60 watt per disperdere i CNT e i GNPs. Successivamente, versare con attenzione l

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Questo articolo descrive un metodo semplice per fabbricare allineati verticalmente array di nanotubi di carbonio mediante CVD e per sintonizzare successivamente le loro proprietà bagnanti esponendoli a vuoto ricottura o trattamento di ossidazione a secco.

Ossidazione a secco e vuoto ricottura Trattamenti per accordare le proprietà di bagnabilità di matrici di nanotubi di carbonio

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...

Sintesi e funzionalizzazione di azoto drogati Coppe nanotubi di carbonio con nanoparticelle di oro come tappi di sughero

Le nanoparticelle di silice sono state preparate utilizzando la catalisi acida di un precursore silossanico e tecniche sintetiche assistite da microonde con conseguente crescita controllata di nanomateriali di diametro compreso tra 30 e 250 nm. La dinamica di crescita può essere controllata variando la concentrazione iniziale di acido silicico, il tempo della reazione e la temperatura di reazione.

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Presentiamo la sintesi di un esayne anfifilico e il suo utilizzo nella preparazione di nanofogli di carbonio all'interfaccia aria-acqua da un monostrato auto-assemblato di questi precursori molecolari reattivi e ricchi di carbonio.

Preparazione di carbonio nanosheets a temperatura ambiente

Viene presentato un metodo per la funzionalizzazione di nanotubi di carbonio con strati di incapsulamento polimerico regolabili con struttura e caratterizzazione strutturale utilizzando la diffusione di neutroni a piccolo angolo.

Funzionalizzazione di single-walled nanotubi di carbonio con termo-reversibili Block Copolimeri e caratterizzazione da piccolo angolo Neutron Scattering

Qui, presentiamo un protocollo graduale per la dispersione dei nanomateriali in mezzi acquosi con caratterizzazione in tempo reale per identificare le condizioni ottimali di sonicazione, intensità e durata per una migliore stabilità e uniformità delle nanoparticelle dispersioni senza compromettere l'integrità del campione.

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Qui, presentiamo un protocollo per sintetizzare carbonio dual-drogati mesoporosi azoto/ossigeno da biomassa di attivazione chimica in modi diversi pirolisi seguita da modifiche. Dimostriamo che la pirolisi di microonde benefici del processo di modifica successivi per introdurre contemporaneamente più gruppi di funzionali di azoto e ossigeno sul carbonio.

Preparazione di biomassa mesoporosi carbonio con più alto azoto-/ ossigeno-chelante di adsorbimento per cu (II) attraverso pre-pirolisi forno a microonde

Viene presentato un protocollo per la sintesi di HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 nanofoglio di acido solido modificato Pt/CNT.

Ottimizzazione dell'acidità dei catalizzatori Pt/ CNT per l'idrogenatossiosa di Diphenyl Ether

L'accuratezza e la precisione delle tecniche utilizzate per misurare le emissioni di metano da ruminanti sono di fondamentale importanza per il successo degli sforzi di mitigazione dei gas serra. Questo manoscritto descrive i principi e il funzionamento di un sistema automatizzato per monitorare i flussi di massa di metano e anidride carbonica dal respiro degli animali ruminanti.

L&#39;uso di un sistema automatizzato (GreenFeed) per monitorare enterica metano e anidride carbonica Emissioni dei ruminanti

Viene descritto un protocollo in cui la biodegradazione di CO2 mineralizzata da contaminanti organici (derivati da materie prime petrolifere) viene intrappolata, quantificata e analizzata per il contenuto di 14C. Viene sviluppato un modello per determinare l'estensione spaziale della zona di cattura della CO2. Le misurazioni spaziali e temporali consentono di integrare i tassi di mineralizzazione dei contaminanti per prevedere l'entità e il tempo della bonifica.

Misurazione di carbonio a base di contaminanti mineralizzazione Utilizzando combinata CO<sub&gt; 2</sub&gt; flusso e radiocarbonio analisi

Scopri la funzionalizzazione ecologica di nanomateriali del carbonio mediante ozonolisi ultrasonica e deposizione elettroforetica. Questo metodo acquoso elimina sostanze chimiche aggressive per materiali compositi avanzati.

Funzionalizzazione e dispersione dei nanomateriali del carbonio utilizzando un processo di ozonolisi ecologico ecologico

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