碳是否是 Nanotubes 最終水運輸者?

安德魯 Vogt,卡梅倫剪床、喬 Shapter 教授尼古拉斯 Voelcker 教授Nanoscale 科學技術阿曼達 Ellis 博士中心化學、物理和地球科學碎片大學,南澳洲學校
對應的作者: amanda.ellis@flinders.edu.au

水流量通過橡膠軟管或 nanochannel (10m-9 ) 有難以置信地不同的流體流動傳輸機制。 在一個案件流體動力學暫掛的原理和統治其他 nanoscale 的現象的。 然而在水管唯一水分子運輸不是控制功能唯一屬性,特別是,碳 nanotubes 做唯一水分子運輸事實。 有趣地,它是認為是限制運輸的這個系數水分子的出入。 因此如何這出現?

对此我們需要向顯示 (MD)的分子動態仿真氫原子被吸引對 nanotube,當氧氣被排斥這樣時水朝向與首先輸入管的氫原子。1 如果 nanotube 直徑是足够小的 (大約 0.8 毫微米) 请澆灌表單旅行在平均數的一個一元鏈子每納秒 (或 99 cm s) 的 17 個-1分子。2 然而,其他 MD 模擬報告顯著減少的流動性在此 nanoscale 由於在水上機械性能的變化。3 因此有在我們理論上的瞭解的差異對此現象。

實驗水運輸通過碳 nanotubes 是遠離瑣細。 然而,自那以後 Holt 等4 評定了水流通過氮化硅/二重被圍住的碳 nanotube nanofiltration 膜和被發現的流速 4-5 個數量級高於估計由 Poiseuille 滲透過程的經典設計4 搜索打開創建延長的膜影片為使用在湧現的新穎的水處理技術。 更高的運輸承諾流出,特異性,并且選擇性通過水處理膜總是在我們的頭腦裡,特別地在乾旱的環境裡例如澳大利亞。

碎片大學的同事博士 Ellis她的相信他們可以做對面對水被質詢的環境的問題的重要的攤繳。 他們的工作由澳大利亞研究會議發現授予當前資助。 他們的在 「碳 nanotubes 的最近覆核停住對設備製造的硅」5 強調對 nanotube 取向控制的需要為了收割他們可能買得起潛在的應用的不同的範圍。 特別是,他們的在水運輸系統的用途。

膜的效率可能由結構、構成和設計指明。 使 nanohybrid 濾清膜設計巨大地改進其功能的許多綜合化學技術存在。 為此同事博士 Ellis她的使用各種各樣的綜合化學修建 nanohybrid 水在濕化學製品 (自被彙編) 垂直對齊的碳 nanotubes (VACNTs) 和超薄的 nanocrystalline 多孔硅基礎上的濾清膜。

使用 DCC 或 EDC 聯結,各種各樣的對準線化學達到和硫酯聯結。5, 6 圖 1 (a) 顯示捆綁的一個基本強制 (AFM)微寫器圖像在硅 (SWCNTs)表面的單一被圍住的碳 nanotubes。6 改進設備屬性的一個日益普遍的方法是 「單擊」化學的雇佣。

在通過 dithioester 連接附有的硅的圖 1. (a) 捆綁 AFM SWCNT/polymer nanohybrid 膜綜合陳列圖像 VASWCNTs 和 (b) 概要點擊與 SWCNT 與木筏鏈轉移劑的表面份額的隨後的衍生作用的化學受控 『居住的』自由基聚化的。

單擊化學由 Sharpless 等成為一個普遍的術語7 在 2001 由於有機回應小的組或選件類的復活。 有明確需求分類回應,因為單擊進程,雖然這個綜合重要性是單擊回應進行一個正交和定量方式。

要提前 VA的應用 SWCNTs,單擊化學用於垂直順利地附有 SWCNTs 硅表面。 通過使用多種單擊回應在一個進程中, VASWCNTs 可能在一個聚合物矩陣內被埋置由最不同的受控游離基聚合進程,可逆添加分段存儲鏈傳遞 (木筏) (圖 1B)。 這些膜不僅將提供低能源和高漲潮水淨化功能,但是也啟用毒素有效刪除。

由於可能多種綜合的組合,當使用單擊和木筏,許多改進的屬性和應用在水處理膜技術時將繼續出現。


參考

1. Waghe, A., Rasaiah, J.C.,發嗡嗡聲的東西, 「裝載和倒空碳 nanotubes 的動能學 G.J. 在水中」, J. Chem。 Phys。 117, 10789 (2002)。
2. 發嗡嗡聲的東西, J.C., Rasaiah, J.C., Noworyta, J.P. 「水傳導通過碳 nanotube 的疏水通道」,本質 414, 188 (2001)。
3. Koga, K.,高, G。 - T。,田中, H.,曾, X.C. 「被定購的冰 nanotubes 形成在碳 nanotubes 裡面的」,本質 412, 802 (2001)。
4. Holt, J.K., Noy, A., Huser, T., Eaglesham, D., Bakajin, O. 「生產碳 nanotube 埋置了毫微米縮放比例質量輸運的研究的氮化硅膜」,納諾 Lett。 2004年, 4, 2245。
5. Constantopoulos, K.T.,剪床, C.J., Ellis, A.V., Voelcker, N.H., Shapter, J.G. 「碳 nanotubes 停住了對設備製造的硅」,高級材料 21, 1-15 (2009)。
6. Poh, Z., Flavel, B.S.,剪床, C.J., Shapter, J.G., Ellis, A.V. 「製造和電化學工作情況垂直對齊的碳 nanotube 電極共價地附有了 p 型的硅通過硫酯連接」, Mater。 Lett。 63, 757-760 (2009)。
7. Kolb, H.C.,芬蘭人, M.G., Sharpless, K.B. 「單擊化學: 從一些種好回應的不同的化工功能」, Angew。 Chem。 Int. 編輯。 40日 2004-2021 (2001)。

版權 AZoNano.com,阿曼達 Ellis (碎片大學) 博士

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

Last Update: 13. June 2013 23:02

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