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

L'obiettivo generale di questi processi di ozonolisi ultrasonica e deposizione elettroforetica è quello di ottenere una dispersione stabile di nanomateriali di carbonio che possono quindi essere utilizzati per la preparazione di materiali compositi gerarchici. Questo metodo può rispondere a domande chiave nel campo dei compositi gerarchici. Fornendo un metodo conveniente per rivestire in modo controllato i tessuti in microfibra con nanomateriali di carbonio.

Il vantaggio principale di questa tecnica è che i nanomateriali di carbonio come nanotubi e nanopiastrine possono essere funzionalizzati e resi compatibili con i sistemi di resina polimerica senza l'uso di sostanze chimiche aggressive. Per iniziare questa procedura, trasferire tutto il materiale necessario in una scatola portaoggetti all'interno di una cappa aspirante dotata di filtro hepa. Pesare la quantità desiderata di nanomateriali in una bottiglia e aggiungere acqua in modo che la concentrazione finale di nanoparticelle sia di un grammo per litro.

Sigillare la bottiglia con un coperchio. Ultrasuoni per 30 minuti a 43 kilohertz e 60 watt per disperdere i CNT e i GNP. Quindi, versare con cura la sospensione di nanoparticelle in un pallone del reattore contenente un'agitazione magnetica.

Assemblare il set-up sperimentale come dettagliato nel protocollo di testo. Successivamente, inserire il gorgogliatore di ozono e collegarlo al generatore di ozono. Quindi, posizionare il pallone del reattore nel bagno refrigerato.

Mescolare la soluzione per evitare che i CNT si depositino fuori dalla sospensione. Accendere l'unità di ricircolo dell'acqua di raffreddamento per raffreddare il reattore ad ozono e la cella ad ultrasuoni. Quindi, attivare l'alimentazione di ossigeno al generatore di ozono.

Regolare la portata a zero virgola cinque cucciolate al minuto. Accendi il generatore di ozono e lascialo funzionare per 30-60 minuti. L'uso di un gorgogliatore sull'altro lato dell'unità di distruzione dell'ozono consente di controllare rapidamente che il generatore di ozono sia collegato e scorra correttamente.

Successivamente, accendere la pompa peristaltica e regolarla a zero virgola sei sette hertz. Accendi il clacson a ultrasuoni e regola la potenza a 60 watt. Osservare il processo di sonicazione per almeno 30 minuti, per garantire che il funzionamento del pompaggio e della tromba ultrasonica sia stabile.

Trascorso il tempo di elaborazione dell'ozonolisi ultrasonicata desiderata, spegnere il generatore di ozono, il sonicatore e la pompa. Mescolare la dispersione del nanomateriale di carbonio per un'ora per consentire all'ozono e alla soluzione di decomporsi. Per iniziare, sonicare la sospensione del nanomateriale se l'elettroforesi non viene eseguita entro 24 ore dal processo di ozonolisi ultrasonicata.

Quindi, preparare tre elettrodi in acciaio inossidabile come indicato nel protocollo di testo. Utilizzando la carta vetrata all'ossido di alluminio P1000, abradere gli elettrodi. Pulire gli elettrodi abrasi in un bagno di pulizia a ultrasuoni per 10 minuti in acqua ultra pura.

Mettere gli elettrodi in un forno pulito ad asciugare per 10 minuti a 100 gradi Celsius. Dopodiché, spostare gli elettrodi in un essiccatore per farli raffreddare. Una volta raffreddati, pesare gli elettrodi da utilizzare per la deposizione anotica su una bilancia analitica a quattro cifre.

Quindi assemblare gli elettrodi come indicato nel protocollo di testo. Trasferire 35 millilitri di dispersione di nanomateriale di carbonio in un becher da 50 millilitri. Fissare l'apparecchio dell'elettrodo a un supporto per storta.

Successivamente, abbassare lentamente gli elettrodi sul fondo del becher. Collegare il terminale positivo dell'alimentatore CC all'anodo centrale. Quindi, collegare il terminale negativo a uno dei catodi esterni.

Utilizzando un coperchio con clip a coccodrillo, collegare i due catodi esterni. Con l'alimentatore spento, regolare la corrente al massimo. Regolare la tensione al valore richiesto per lo studio desiderato.

Quindi, preparare un cronometro e accendere l'alimentatore per la durata di codifica richiesta. Successivamente, spegnere l'alimentazione. Sollevare lentamente l'apparecchio dell'elettrodo dalla dispersione, assicurandosi che la pellicola non venga disturbata.

Scollegare i terminali dagli elettrodi. Quindi, ruotare lentamente l'apparecchio dell'elettrodo in orientamento orizzontale. Lasciare asciugare uniformemente la pellicola sull'anodo.

Dopodiché, smontare l'apparecchio e asciugare l'anodo in forno per un'ora a 100 gradi Celsius. Mettere l'anodo essiccato nel desigatore a raffreddare. Utilizzando una bilancia analitica, registrare il peso con quattro cifre decimali.

Fotografare l'anodo codificato e ripetere il processo di codifica e pesatura per ogni tempo di deposizione. Quindi, eseguire la caratterizzazione e l'analisi come indicato nel protocollo di testo. In questo studio, viene utilizzato un nuovo metodo per funzionalizzare e disperdere stabilmente i nanomateriali di carbonio in un ambiente acquoso.

caratterizzazione widescan della spettroscopia fotoelettronica a raggi X mostra che i CNT che non sono stati sottoposti a trattamento USO non contengono quasi ossigeno. Tuttavia, si osserva che il livello di ossigeno superficiale aumenta all'aumentare del tempo di trattamento USO. Uno spettro raman rivela la presenza di difetti nei CNT che esistevano anche prima del trattamento USO.

La banda G si sposta da un numero d'onda di 1.576 a un numero d'onda di 1.582 con la seconda componente che diventa più pronunciata a un numero d'onda di 1.618 all'aumentare del tempo USO. Notevoli differenze si osservano anche nell'intensità delle due bande D ad un numero d'onda di 2.698. E poi le bande D e G a un numero d'onda di 2, 941 all'aumentare del tempo USO.

Tutti questi cambiamenti corrispondono ad un aumento del livello di ossidazione dei CNT. La microscopia elettronica a scansione mostra che mentre i CNT non trattati sono altamente compt, i CNT trattati con USO sono distribuiti molto più uniformemente sulla superficie. Ciò indica che i trattamenti USO hanno contribuito a ridurre gli agglomerati presenti nel materiale così come ricevuto.

I CNT trattati con USO vengono quindi depositati elettroforicamente utilizzando una varietà di condizioni, vengono prodotti film più spessi all'aumentare del tempo di elettroforesi. I film più spessi vengono prodotti anche quando vengono utilizzate concentrazioni più elevate di CNT. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dei compositi gerarchici per esplorare se l'ozonolisi ultrasonica può essere utilizzata per funzionalizzare altri nanomateriali per la deposizione elettroforetica.

Diversi livelli di rivestimento di nanomateriali di carbonio possono avere un effetto significativo sulle proprietà del composito su macroscala, come la resistenza e la tenacità. Poiché il metodo è a base d'acqua dopo la funzionalizzazione, l'ozono si scompone in ossigeno innocuo. E non è necessario rimuovere le sostanze chimiche dalla dispersione prima di utilizzare i nanomateriali.

Non dimenticare di far funzionare l'ozono per un'ora prima di accendere la pompa peristaltica. In caso contrario, si otterrà un raggruppamento di nanomateriali nel tubo.