Räätälöinti Kostuvuus hiilinanoputken Jauheet, Bucky Papers ja Pystysuoraan tasattu nanofibers

Räätälöinti Kostuvuus hiilinanoputken Jauheet, Bucky Papers andVertically Aligned nanofibers by plasma-avusteinen muokkausta , 30 ]. Tätä sovellusta, vaan myös käyttöä Bucky paperin betonille solujen viljelyyn [31 ] , Loput SDS on poistettava. TGA-mittaukset , toteutetaan TCD , osoittavat selvästi, että Bucky paperi on huuhdeltava 5 kertaa 150 ml kuumaa vettä poistaa ylimääräinen SDS taas kylmää vettä on vähemmän tehokasta.

Plasma hoito Bucky Papers

Voit mitata käynnistys suorituskykyä Bucky papereita tai lisätä valmiuksia solujen asettua ja lisääntyä sitä , hydrophilization ja paperin pinnan vaaditaan. Tuottamina Bucky paperit on yleensä ei-kastuu ominaisuuksia yhteystietoineen kulmat 90 ° 130 °. Tämä voidaan jäljittää hydrofobinen luonne CNTs. Voit mitata sähkömekaaniset ominaisuudet , elektrolyytti tarvitaan [32 ]. Hydrophilization ja Bucky paperista plasma hoito johtaa välittömästi kosteuttavat ja parempaa pääsyä elektrolyytti osaksi CNT mesh.

Optimoida plasmakäsittely useita parametreja on harkittava, koska niiden vaikutus tyyppi ja määrä aktiivisen lajien plasma alueella. Kuva 7 yhteenveto tärkeimmät.

Kuva 7. Vaikuttavaa parametria plasma hoito

Olemme tutkineet vaikutus monomeerin kaasu, voima, kaasu virtaus, ja hoitoaika. Arviointi plasma muokkausta oli pääosin tehty röntgendiffraktiolla fotoelektronispektrien spektroskopia (XPS / ESCA). Kuvassa 8 tyypillinen C1S spektrit SWNT, MWNT ja plasma käsitelty MWNT näkyvät. SWNT Bucky paperia tässä tapauksessa oli tehty kaaripurkausta raaka-aine. Lisää huipussaan noin 287 eV, johtuu tehostaminen happi toiminnallisuuksia on selvempi SWNT materiaalia.

Kuva 8. C1S Spectran ja SWNT, MWNT ja Ar / O _2-plasma käsitelty Bucky paperia.

Kirjallisuudessa erilaisia lähestymistapoja on keskusteltu koskevat dekonvoluutio ja C1S huippu hiilinanoputkien. Jotkut käyttävät grafiitti huippu muoto suuri huippu 284 , 6 eV kanssa hännän on paljon energiaa sitova sivusto [33 , 34 , 35 ], Toiset erottaa SP ² - ja sp ^3-hiiltä, 284 , 6 eV (C1) ja 285 , 1 EV (C2) , vastaavasti [36 , 37 ]. Piikit sitovia energialähteet yli 290 eV on tulkittu p - p * siirtyminen s (ravista ups) [38 ] , kuin O = COC = O / karbonaatti [39 ] Tai ne on laiminlyöty [40 ]. Kolme piikkiä keskeltä 286 , 7 eV (C3) , 287 , 9 eV (C4) , ja 289 , 2 EV (C5), joka syntyy kun plasma hapettuminen ovat yleensä johtuvan CO (alkoholi / eetteri) , C = O (keton / aldehyd) , ja OC = O (karboksyyli / esteri) ryhmien , vastaavasti. Kaikki komponentit asennettiin käyttäen Gaussin / Lorentzian (70/30) linja muoto jälkeen lineaarinen tausta vähennyslasku ja piikkien kantoja ja FWHMs.

Tutkia rooli kuusikulmainen kerrosta plasman aiheuttama muutos Olemme verranneet MWNT ja SWNT käsiteltyä materiaalia typpi, N ₂ / O ₂ (50:50), ja happi plasmassa. Plasma valta oli asetettu 10 W ja sovellettu käsittely ajat olivat 10 sekuntia tai 10 min. Saatuja alkuaineiden koostumukset on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2. Vertailu alkuaine koostumuksen SWNT ja MWNT materiaalia sen jälkeen eri plasma hoitoja lisääntynyt hapettuminen potentiaalia ja 2 erilaista kohtelua kertaa.

Kuten odotettua, pidemmät hoitoajat ja korkeampi hapettumista potentiaalia plasman johtaa enemmän happea. Kun tarkemmin happipitoisuus Lisäksi voidaan todeta, että kaikissa tapauksissa aste happi muokkausta on suurempi SWNT materiaalia kuin MWNT materiaalia. Tämä selittyy tieto syvyys XPS. Muokkausta ja MWNT-materiaali tapahtuu vasta syrjäisimpien 1-3 CNT-kerrosta. Tiedot syvyys XPS (n. 5-10nm) sisältää muunneltua sisäsäiliöstä myös johtaa heikentyneeseen O / C-suhde MWNTs.

Happi toiminnot olivat huomattavasti parantunut jälkeen plasman hoidon N ₂ (SWNTS kasvoi 5,1-15.7 klo%, sillä MWNTs kasvoi 2,5-13.2 klo%), kun taas sisällyttäminen typpi oli kohtalainen (0,5-2,5 at%). Tämä merkittävä yleistyminen happi voidaan selittää tarkastelemalla useita vikoja syntyvä plasma hoitoa. Käyttöönotto vikoja kuusikulmainen ristikko jättää pinnan erittäin herkästi reagoivia alueita, jotka voivat adsorboi happea.

Korkea plasman teho ja hoitoajat olivat tehokkaita paitsi esitellä happea toimintoja muutaman ensimmäisen pintakerrosten CNTs, mutta myös poistaa amorfinen hiili ja jopa tuhota nanoputket jopa koko polttava (ks. myös seuraava jakso). Tämä on kanssa lasku ominaispinta-ala mitataan MWNTs Bucky paperi ennen ja jälkeen hoidon Ar / O ₂ plasma. Vaikka raaka-ainetta on ominaispinta-ala 368 ± 3 m ² / g koskematon ja plasma käsitelty Bucky paperissa osoittaa arvot 203 ± 2 m ² / g ja 188 ± 2 m ² / g vastaavasti. Siksi plasman hoitoa optimoidut olosuhteet voivat toimia puhdistusprosessi voi etch ei kiteinen hiilen liittyviä epäpuhtauksia.

Kuva 10. SEM-kuvia linjassa CNTs ennen ja jälkeen plasman hoitoa. Kun lyhyet hoitoajat (10sec) 10 W ilman häiriöitä näkyy taas hoidon pitempi kertaa tai enemmän virtaa tuhota muoto putket avaamatta ja päätykappaleet.

Huomasimme, että happi plasman kohtelu johtaa merkittäviä häiriöitä pystylinjaus kokoonpano vaikka lyhyet hoitoajat 60 sek. AR / O ₂ - ja H ₂ / O _2-seoksia voidaan soveltaa jopa n. 60 sek ilman vahvaa muuttaminen putken muoto taas pitempi osoittavat samaa haitallisia vaikutuksia. Plasma hoitoja työllistävät vähentää hapettumista potentiaalit kaltaisia tuottaman molekyyli typen tuloksena on ennallaan pysty CNT kokoonpano senkin jälkeen 10 min.

Acid ratkaisuja kuten suolahappoa on osoitettu auttamaan avaamista plasma käsitelty SWNTs [41 ]. Plasma kohtelu johtaa tuhoaminen nanotube seinä , mahdollistaa HCl reagoida rauta katalysaattori hiukkasia ja polttaa pois putki Caps. Tutkimuksessamme , työllistävät plasma käsitelty MWNTs (150 nm halkaisijaltaan) peräkkäisen märkä kemiallisen käsittelyn jälkeen lievä plasman olosuhteissa johtaa "Tipi-building" on CNTs johtuu kapillaari voimat avaamatta päättyy. 3D-verkon rakenne on havainnollistettu on SEM-kuvia kuva 11. Me kuvitella, että enemmän vaativissa olosuhteissa (hoidon pitempi aika) tarvitaan paljastaa katalysaattori hiukkasia, kuten tutkimukset ovat käynnissä.

Kuva 11. "Tipi-building" on linjassa kasvanut CNTs jälkeen märkä kemiallinen käsittely.

Johtopäätökset

Bucky paperit saatiin onnistuneesti tuotettu jälkeen optimointi tuotannon vaiheet. SDS todettiin tarvittaessa Tenside yhdessä ultraäänellä kärki hoitoa saamaan hyviä CNT keskeytykset. Ultraäänikäsittelyn oli asetettu 30 min välttää huomattavasti lyhyemmäksi CNTs. Jäljellä CNT agglomeraatit poistettiin sentrifugoimalla ennen suodatus yli 0 , 45 mikrometriä huokoskoko polykarbonaattikalvosuodattimia. PC-kalvot arvioitiin paras kuori Bucky paperit. Vaikutukset plasman hoito pinnalla kostuvuus hiilinanoputken Bucky paperit ja linjassa nanoputkia on systemaattisesti tutkittu hydrophilization tuotetun Bucky paperit onnistuneesti osoittaneet plasman hoitoon käytetään happea sisältäviä prosessikaasut tai hoidon jälkeen reaktio hapen jälkeen plasma aktivointi. Seurauksena , instant kosteuttavat ja ota kulmat <10 ° saatiin. Huomasimme myös, että alle lempeä hapettumista parametrit pystysuora MWNTs säilyy ennallaan taas vahvempi olosuhteet tuhota CNT muoto avaamatta päätykappaleet.