Methods of treatment and functionalization of carbon nanotubes

Abstract

This work is aimed on studying alterations induced by oxidative functionalization treatments of commercially available carbon nanotubes Nanocyl NC7000 using oxidative agents and resistance to these treatments; aiming to further tune their physicochemical properties and dispersibility. Nitric acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide, sulfuric acid and sodium hypochlorite are chosen as representatives of commonly used oxidizers. Their efficiency is studied in different conditions, concretely concentration and temperature, by well-established analytical methods (SEM, FTIR and Raman spectroscopy). Additional carbon phase analysis is employed to obtain more detailed information of samples, as this little used method is capable to replace commonly used TGA. The interpretation of acquired results contains the level of oxidation, functional groups present and metallic impurities removal. Suggestions for selecting specific treatments to fulfill one’s demands about final product are also included.

Tato práce je zaměřena na studium změn vyvolaných oxidativními funkcionalizačními postupy komerčně dostupných uhlíkatých nanotrubiček Nanocyl NC7000 s využitím oxidačních činidel a odolnost vůči těmto úpravám; s cílem vylepšit jejich fyzikálně-chemické vlastnosti a dispergovatelnost. Kyselina dusičná, manganistan draselný, peroxid vodíku, kyselina sírová a chlornan sodný jsou zvoleny jako zástupci běžně používaných oxidačních činidel. Jejich účinnost je studována v různých podmínkách, konkrétně koncentrace a teploty, pomocí dobře zavedených analytických metod (SEM, FTIR a Ramanovy spektroskopie). Dále je využita analýza fázového uhlíku k získání podrobnějších informací o vzorcích, jelikož je tato málo používaná metoda schopna nahradit běžně používané TGA. Interpretace získaných výsledků zahrnuje úrovně oxidace, přítomných funkčních skupin a odstranění kovových nečistot. Návrhy na výběr konkrétních postupů pro splnění požadavků na případný konečný produkt jsou také zahrnuty.