Хімія, фізика та технологія поверхні, 2010, 1 (4), 389-400.

Багатошарові вуглецеві нанотрубки, модифіковані біосумісними речовинами



Y. N. Bolbukh, G. S. Gunko, G. P. Prikhod’ko, V. A. Tertykh, K. László, A. Tóth, B. Koczka

Анотація


Досліджено фізико-хімічні властивості, морфологію та характер поверхні вихідних і модифікованих 2‑гідроксіетилметакрилатом (HEMA) і хітозаном багатошарових вуглецевих нанотрубок (БШВНТ). Вимірювання дзета-потенціалу БШВНТ проводили при різних рН розчину електроліту і концентраціях суспензії. Показано, що при окисненні БШВНТ відбувається їхнє дроблення з утворенням портів, що обрамлені переважно гідроксильними групами. Кисеньвмісні групи визначають негативний дзета-потенціал окиснених нанотрубок в досліджуваному діапазоні рН (3-11), але залежність дзета-потенціалу від концентрації дисперсії у кислому і основному середовищах обернена. Після модифікування БШВНТ НЕМА ізоелектрична точка зміщується з рН=2 до рН=10. Подовження ланцюжка прикріпленого до нанотрубок модифікатора (БШВНТ-HЕМА-HЕМА) разом із зміною кінцевих функціональних груп забезпечує позитивний і стабільний заряд поверхні, що збільшується симбатно концентрації нанотрубок в діапазоні рН 3-9. Ізоелектрична точка БШВНТ-хітозан близька до рН=4,5. За відносно невеликих значень дзета-потенціалу, який стає більш негативним зі зменшенням концентрації нанотрубок, такі суспензії є найбільш стійкими.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Reich S., Thomsen S.R.C., Maultzsch J. Carbon Nanotubes: Basic Concepts and Physical Properties. – Weinheim: Wiley-VCH, 2004. – 224 p.

O'Connell M.J. Carbon Nanotubes: Properties and Applications. – Eikos, Franklin, MA: CRC Press, 2006. – 336 p.

Zhu W., Bartos P.J.M., Porro A. Application of nanotechnology in construction. Summary of a state-of-the-art report // Mater. Struct. – 2004. – V. 37, N 9. – P. 649–658.

Liu Y., Tang J., Chen X.Q., Xin J.H. Decoration of carbon nanotubes with chitosan // Carbon. – 2005. – V. 43, N 15. – P.3178–3180.

Iamsamai C., Hannongbuab S., Ruktanonchai U. et al. The effect of the degree of deacetylation of chitosan on its dispersion of carbon nanotubes // Carbon. – 2010. – V. 48, N 1. – P. 25–30.

Spitalsky Z., Tasis D., Papagelis K., Galiotis C. Carbon nanotube–polymer composites: Chemistry, processing, mechanical and electrical properties // Prog. Polym. Sci. – 2010. – V. 35, N 3. – P. 357–401.

Wu Z., Feng W., Feng Y. et al. Preparation and characterization of chitosan-grafted multiwalled carbon nanotubes and their electrochemical properties // Carbon. – 2007. – V. 45, N 6. – P. 1212–1218.

Kumar N.A., Ganapathy H.S., Kim J.S. et al. Preparation of poly-2-hydroxy­ethylmethacrylate functionalized carbon nanotubes as novel biomaterial nanocomposites // Eur. Polym. J. – 2008. – V. 44, N 3. – P. 579–586.

Song W., Zheng Z., Tang W., Wang X. A facile approach to covalently functionalized carbon nanotubes with biocompatible polymer // Polymer. – 2007. – V. 48, N 3. – P. 3658–3663.

Xu R. Progress in nanoparticles characterization: Sizing and zeta potential measurement // Particuology. – 2008. – V. 6, N 2. – P. 112–115.

Sementsov Yu.І., Melezhіk A.V., Prі­khod'ko G.P et al. Synthesis, structure, physіcochemіcal propertіes of carbon nanomaterіals // Physіcs and Chemіstry of Nanomaterіals and Supramolecular Structures / Eds. A.P. Shpak, P.P. Gorbіk. – Kyіv: Naukova Dumka. – 2007. – V. 2. – P. 116–158. (in Russian).

Gunko G.S., Bolbukh Yu.M., Prikhod’ko G.P., Tertykh V.A. Modification of multiwalled carbon nanotubes with acrylates // Chemistry, Physics and Technology of Surface. – 2009. – V. 15. – P. 343–350. (in Ukrainian).

Miyata Y., Maniwa Y., Kataura H. Selective oxidation of semiconducting single-wall carbon nanotubes by hydrogen per­oxide // J. Phys. Chem. B. – 2006. – V. 110, N 1. – P. 25–29.

Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W. et al. Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity // Pure Appl. Chem. – 1985. – V. 57, N 4. – P. 603–619.

Su F., Lu C., Hu S. Adsorption of benzene, toluene, ethylbenzene and p-xylene by NaOCl-oxidized carbon nanotubes // Colloids Surf. A. – 2010. – V. 353, N 1. – P. 83–91.

Schierz A., Zanker H. Aqueous suspensions of carbon nanotubes: Surface oxidation, colloidal stability and uranium sorption // Environ. Pollut. – 2009. – V. 157. – P. 1088–1094.

Muramatsu H., Hayashi T., Kim Y.A. et al. Pore structure and oxidation stability of double-walled carbon nanotube-derived bucky paper // Chem. Phys. Lett. – 2005. – V. 414, N 14. – P. 444–448.

Li W., Bai Y., Zhang Y. et al. Effect of hydroxyl radical on the structure of multi-walled carbon nanotubes // Synth. Met. – 2005. – V. 155. – P. 509–515.

Jiang H., Zhu L., Moon K.S., Wong C.P. The preparation of stable metal nanoparticles on carbon nanotubes whose surfaces were modified during production // Carbon. – 2007. – V. 45. – P. 655–661.

Sham M.L., Kim J.K. Surface functionalities of multi-wall carbon nanotubes after UV/ozone and TETA treatments // Carbon. – 2006. – V. 44, N 4. – P. 768–777.

Song H.J., Zhang Z.Z., Men X.H. Surface-modified carbon nanotubes and the effect of their addition on the tribological behavior of a polyurethane coating // Eur. Polym. J. – 2007. – V. 43, N 10. – P. 4092–4102.

SanjohaA., Tsukiharaa T., Gorti S. Surface-potential controlled Si-microarray devices for heterogeneous protein crystallization screening // J. Cryst. Growth. – 2001. – V. 232, N 1–4. – P. 618–628.

Kim B., Park H., Sigmund W.M. Rheological behaviour of multiwall carbon nanotubes with polyelectrolyte dispersants // Colloids Surf. A. – 2005. – V. 256. – P. 123–127.

Fogden S., Verdejo R., Cottam B., Shaffer M. Purification of single walled carbon nanotubes: The problem with oxidation debris // Chem. Phys. Lett. – 2008. – V. 460. – P. 162–167.

Lu C., Chiu H. Chemical modification of multiwalled carbon nanotubes for sorption of Zn2+ from aqueous solution // Chem. Eng. J. – 2008. – V. 139, N 3. – P. 462–468.

Liu Y., Gao L. A study of the electrical properties of carbon nanotube-NiFe2O4 composites: Effect of the surface treatment of the carbon nanotubes // Carbon. – 2005. – V. 43, N 1. – P. 47–52.

Zhao L.P., Gao L. Stability of multi-walled carbon nanotubes dispersion with copolymer in ethanol // Colloids Surf. A. – 2003. – V. 224, N 1–3. – P. 127–134.

Li Y.-H., Wang S., Luan Z. et al. A adsorption of cadmium (II) from aqueous solution by surface oxidized carbon nanotubes // Carbon. – 2003. – V. 41, N 5. – P. 1057–1062.

Boccaccini A.R., Cho J., Roether J.A. et al. Electrophoretic deposition of carbon nanotubes // Carbon. – 2006. – V. 44, N 15. – P. 3149–3160.

Li C.-C., Huang C.-L. Preparation of clear colloidal solutions of detonation nanodiamond in organic solvents // Colloids Surf. A. – 2010. – V. 353, N 1. – P. 52–56.

Jiang T., Xu K. FTIR study of ultradispersed diamond powder synthesized by explosive detonation // Carbon. – 1995. – V. 33, N 12. – P. 1663–1671.

Mitev D., Dimitrova R., Spassova M. et al. Surface peculiarities of detonation nanodiamonds in dependence of fabrication and purification methods // Diamond Relat. Mater. – 2007. – V. 16. – P. 776–780.

White B., Banerjee S., O’Brien S. et al. Zeta-potential measurements of surfactant-wrapped individual single-walled carbon nanotubes // J. Phys. Chem. C. – 2007. – V. 111. – P. 13684–13690.

Wang S.-F., Shen L., Zhang W.-D., Tong Y.-J. Preparation and mechanical properties of chitosan/carbon nanotubes composites // Biomacromolecules. – 2005. – V. 6, N 6. – P. 3067–3072.

Zhang J., Wang Q., Wang L., Wang A. Manipulated dispersion of carbon nanotubes with derivatives of chitosan // Carbon. – 2007. – V. 45, N 9. – P. 1911–1914.

Wei B., Guan P., Zhang L., Chen G. Solubilization of carbon nanotubes by cellulose xanthate toward the fabrication of enhanced amperometric detectors // Carbon. – 2010. – V. 48, N 5. – P. 1380–1387.




Copyright (©) 2010 Y. N. Bolbukh, G. S. Gunko, G. P. Prikhod’ko, V. A. Tertykh, K. László, A. Tóth, B. Koczka

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.