碳是否是 Nanotubes 最终水运输者?

安德鲁 Vogt,卡梅伦剪床、乔 Shapter 教授尼古拉斯 Voelcker 教授Nanoscale 科学技术阿曼达 Ellis 博士中心化学、物理和地球科学碎片大学,南澳洲学校
对应的作者: amanda.ellis@flinders.edu.au

水流量通过橡胶软管或 nanochannel (10m-9 ) 有难以置信地不同的流体流动传输机制。 在一个案件流体动力学暂挂的原理和统治其他 nanoscale 的现象的。 然而在水管唯一水分子运输不是控制功能唯一属性,特别是,碳 nanotubes 做唯一水分子运输事实。 有趣地,它是认为是限制运输的这个系数水分子的出入。 因此如何这出现?

对此我们需要向显示 (MD)的分子动态仿真氢原子被吸引对 nanotube,当氧气被排斥这样时水朝向与首先输入管的氢原子。1 如果 nanotube 直径是足够小的 (大约 0.8 毫微米) 请浇灌表单旅行在平均数的一个一元链子每纳秒 (或 99 cm s) 的 17 个-1分子。2 然而,其他 MD 模拟报告显著减少的流动性在此 nanoscale 由于在水上机械性能的变化。3 因此有在我们理论上的了解的差异对此现象。

实验水运输通过碳 nanotubes 是远离琐细。 然而,自那以后 Holt 等4 评定了水流通过氮化硅/二重被围住的碳 nanotube nanofiltration 膜和被发现的流速 4-5 个数量级高于估计由 Poiseuille 渗透过程的经典设计4 搜索打开创建延长的膜影片为使用在涌现的新颖的水处理技术。 更高的运输承诺流出,特异性,并且选择性通过水处理膜总是在我们的头脑里,特别地在干旱的环境里例如澳大利亚。

碎片大学的同事博士 Ellis她的相信他们可以做对面对水被质询的环境的问题的重要的摊缴。 他们的工作由澳大利亚研究会议发现授予当前资助。 他们的在 “碳 nanotubes 的最近复核停住对设备制造的硅”5 强调对 nanotube 取向控制的需要为了收割他们可能买得起潜在的应用的不同的范围。 特别是,他们的在水运输系统的用途。

膜的效率可能由结构、构成和设计指明。 使 nanohybrid 滤清膜设计巨大地改进其功能的许多综合化学技术存在。 为此同事博士 Ellis她的使用各种各样的综合化学修建 nanohybrid 水在湿化学制品 (自被汇编) 垂直对齐的碳 nanotubes (VACNTs) 和超薄的 nanocrystalline 多孔硅基础上的滤清膜。

使用 DCC 或 EDC 联结,各种各样的对准线化学达到和硫酯联结。5, 6 图 1 (a) 显示捆绑的一个基本强制 (AFM)微写器图象在硅 (SWCNTs)表面的单一被围住的碳 nanotubes。6 改进设备属性的一个日益普遍的方法是 “单击”化学的雇佣。

在通过 dithioester 连接附有的硅的图 1. (a) 捆绑 AFM SWCNT/polymer nanohybrid 膜综合陈列图象 VASWCNTs 和 (b) 概要点击与 SWCNT 与木筏链转移剂的表面份额的随后的衍生作用的化学受控 ‘居住的’自由基聚化的。

单击化学由 Sharpless 等成为一个普遍的术语7 在 2001 由于有机回应小的组或选件类的复活。 有明确需求分类回应,因为单击进程,虽然这个综合重要性是单击回应进行一个正交和定量方式。

要提前 VA的应用 SWCNTs,单击化学用于垂直顺利地附有 SWCNTs 硅表面。 通过使用多种单击回应在一个进程中, VASWCNTs 可能在一个聚合物矩阵内被埋置由最不同的受控游离基聚合进程,可逆添加分段存储链传递 (木筏) (图 1B)。 这些膜不仅将提供低能源和高涨潮水净化功能,但是也启用毒素有效删除。

由于可能多种综合的组合,当使用单击和木筏,许多改进的属性和应用在水处理膜技术时将继续出现。


参考

1. Waghe, A., Rasaiah, J.C.,发嗡嗡声的东西, “装载和倒空碳 nanotubes 的动能学 G.J. 在水中”, J. Chem。 Phys。 117, 10789 (2002)。
2. 发嗡嗡声的东西, J.C., Rasaiah, J.C., Noworyta, J.P. “水传导通过碳 nanotube 的疏水通道”,本质 414, 188 (2001)。
3. Koga, K.,高, G。 - T。,田中, H.,曾, X.C. “被定购的冰 nanotubes 形成在碳 nanotubes 里面的”,本质 412, 802 (2001)。
4. Holt, J.K., Noy, A., Huser, T., Eaglesham, D., Bakajin, O. “生产碳 nanotube 埋置了毫微米缩放比例质量输运的研究的氮化硅膜”,纳诺 Lett。 2004年, 4, 2245。
5. Constantopoulos, K.T.,剪床, C.J., Ellis, A.V., Voelcker, N.H., Shapter, J.G. “碳 nanotubes 停住了对设备制造的硅”,高级材料 21, 1-15 (2009)。
6. Poh, Z., Flavel, B.S.,剪床, C.J., Shapter, J.G., Ellis, A.V. “制造和电化学工作情况垂直对齐的碳 nanotube 电极共价地附有了 p 型的硅通过硫酯连接”, Mater。 Lett。 63, 757-760 (2009)。
7. Kolb, H.C.,芬兰人, M.G., Sharpless, K.B. “单击化学: 从一些种好回应的不同的化工功能”, Angew。 Chem。 Int. 编辑。 40日 2004-2021 (2001)。

版权 AZoNano.com,阿曼达 Ellis (碎片大学) 博士

Date Added: Oct 14, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 22:59

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