Le proprietà superficiali di una nanoparticella sono importanti per la loro interazione con il mezzo circostante. Pertanto, la modifica della superficie dei nanotubi di carbonio può essere fondamentale per il loro trasporto e ritenzione attraverso mezzi porosi. Qui, vengono utilizzati esperimenti su colonne su scala di laboratorio per comprendere il possibile trasporto e ritenzione di queste nanoparticelle.
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Articolo metodologico
Trasporto di nanotubi di carbonio modificati superficie attraverso una colonna di terreno
In questo articolo
Sommario
Abstract
I nanotubi di carbonio (CNT) sono nanoparticelle ampiamente prodotte, che vengono utilizzate in una serie di prodotti di consumo, come articoli sportivi, elettronica e applicazioni biomediche. A causa della loro accelerazione nella produzione e nell'uso, i CNT costituiscono un potenziale rischio ambientale se vengono rilasciati nel suolo e nei sistemi idrici sotterranei. È quindi essenziale migliorare l'attuale comprensione del destino ambientale e del trasporto dei CNT. Il trasporto e la ritenzione di CNT in mezzi naturali e artificiali sono stati riportati in letteratura, ma i risultati variano ampiamente e quindi non sono conclusivi. Ci sono una serie di parametri fisici e chimici responsabili della variazione nella ritenzione e nel trasporto. In questo studio, viene presentata una procedura completa di nanotubi di carbonio a parete multipla selezionati (MWCNT) a partire dalla loro modifica superficiale fino a un set completo di esperimenti su colonna di laboratorio in scenari fisici e chimici critici. I risultati indicano che la stabilità dei MWCNT disponibili in commercio è fondamentale con il loro gruppo funzionale di superficie attaccato che può anche influenzare il trasporto e la ritenzione di MWCNT attraverso il mezzo circostante.
Introduzione
Con il recente sviluppo nel campo delle nanotecnologie che utilizza vari tipi di nanoparticelle per migliorare una serie di tecnologie in settori quali la tecnologia dell'informazione, l'energia, scienze ambientali, medicina, la sicurezza del territorio, la sicurezza alimentare, e il trasporto; una conoscenza approfondita del trasporto e la conservazione di nanoparticelle nel suolo e nelle acque sotterranee è fondamentale per la valutazione del rischio, nonché applicazioni ambientali di nanoparticelle ingegnerizzate 1-3. I nanotubi di carbonio (CNT) sono una delle nanoparticelle a base di carbonio più prodotte 2,4. CNT sono la forma lung....
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Protocollo
1. Funzionalizzazione di multiwalled nanotubi di carbonio
- Eseguire l'intera fase di funzionalizzazione all'interno di una cappa aspirante, con occhiali di sicurezza, guanti e camice da laboratorio. Misurare 24 ml di acido solforico e 8 ml di acido nitrato utilizzando un cilindro graduato e poi trasferirli in un becher. Aggiungere 32 mg di MWCNT non trattati in un becher con stagno contenitore della lamina in una bilancia analitica (concentrazione finale dovrebbe essere di 1 mg / ml di miscela di acidi).
- In primo luogo, tenere il bicchiere con MWCNT e la miscela di acido nel pulitore ad ultrasuoni (bagno) per 2 ore a temperatura ambiente. ....
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Risultati
Effetto della funzionalizzazione MWCNT
La soluzione MWCNT funzionalizzato e dispersa è stato sigillato nel becher per consentire alla soluzione di raggiungere l'equilibrio. Non c'era né sedimentazione né aggregazione osservato nella soluzione di riserva dopo sonicazione, come il diametro idrodinamico MWCNT (1.619 ± 262 nm) nella soluzione è rimasta la stessa per sei mesi di sonicazione (Figura 2). Per studiare l'effetto della funzionalizzazione d.......
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Discussione
Effetto della funzionalizzazione MWCNT
Come mostra la Figura 2 conferma la stabilità del MWCNT funzionalizzati, la differenza osservata volume eluito di MWCNT era dovuto funzionalizzazione e in particolare per l'aggiunta di carbossile (-COOH) gruppi alla superficie dei MWCNT (Figure 3 e 4). Nel processo di funzionalizzazione simile, la presenza di ossigeno è stata confermata mediante spettroscopia fotoelettronica a raggi.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare il Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università di Uppsala per aver sostenuto parte di questa ricerca.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| MWCNT | Cheap Tubes Inc., USA | SKU-03040304 | Acquistato come polvere semi-funzionalizzata |
| Sabbia di quarzo | Sibelco Nordic, Baskarp, Svezia | B44 | Acquistato con oltre il 91% di sabbia silicea |
| H2SO4 | VWR | 1.01833.2500 | 95%-97% di purezza |
| HNO3 | VWR | 1.00441.1000 | 70% di purezza |
| HCl | VWR | 1.00317.2500 | 37%-38% di purezza |
| H2O2 | VWR | 23615.248 | 30% di purezza |
| NaCl | VWR | 1.06404.0500 | 99,5% di purezza |
| NaOH | Sigma-Aldrich | S8045-500G | 99,99% di pellet pur... |
| Omogeneizzatore ad ultrasuoni | Biologics Inc. Manassas, Virginia | Modello 3000, 0-127-0002 | Azionato per intervallo di tempo fisso |
| Sonicatore (bagno) | Kerry Ultrasonic Ltd | 1808 | Sonicatore da bagno comune |
| Pompa peristaltica | Ismantec, Glattbrugg, Svizzera | ISM931 | Funziona con i tubi tygon nella pompa |
| Spettrofotometro | Hach Lange | DR500, LPV408.99.0001 | Funziona con cuvetta manuale e |
| pHmetro | Analisi del pH | Metrohm | 781 |
| Colonna in vetro | Chromaflex | 420830-1510 | Colonna con tappo regolabile |
| Collettore di frazioni | Spectrum Labs Europe | CF-2, 124846 | Fisso a intervalli di tempo regolari |
| Provette per collettore di frazioni | VWR | 212-9599 | Provetta |
| Agitatore a piastra riscaldante | Thermo Scientific | SP131320-33 | Forno a temperatura regolabile |
| Elektro Helios | 259 | Per forno a secco di sabbia | |
| Bilancia | Mettler Toledo | AE 160 | Per un peso preciso |
Riferimenti
- Maynard, A. D., et al. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444, 267-269 (2006).
- Mauter, M., Elimelech, M. Environmental applications of carbon-based nanomaterials. Environ. Sci. Technol. 42 (16), 5843-5859 (2008).
- Darka-Kagy, K., Khodadoust, A. P., Reddy, K. R.
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Ristampe e permessi
