Химия углеродных нанотрубок
-
Химия углеродных нанотрубок
- Включает химические реакции для изменения свойств УНТ
- Функционализация УНТ для достижения желаемых свойств
-
Методы функционализации
- Ковалентная модификация: прикрепление функциональных групп к УНТ
- Нековалентная модификация: использование ван-дер-ваальсовых сил и π-π взаимодействий
-
Ковалентная модификация
- Функциональные группы могут быть прикреплены к боковой стенке или концам УНТ
- Торцевые крышки УНТ обладают высокой реакционной способностью
- Процесс связывания нарушает sp2-гибридизацию атомов углерода
-
Окисление
- Очистка и окисление УНТ для введения поверхностных функциональных групп
- Кислотное окисление разрушает сеть углерод-углеродных связей
- Обработка ультразвуком способствует окислению
-
Этерификация/амидирование
- Карбоновые группы используются для реакций этерификации и амидирования
- Углеродные нанотрубки могут быть нанесены на наночастицы серебра
-
Реакции галогенирования
- УНТ могут быть обработаны перокситрифторуксусной кислотой для получения функциональных групп
- Фторированные УНТ могут быть функционализированы мочевиной и гуанидином
-
Циклоприсоединение
- Реакции Дильса-Альдера, 1,3-диполярные циклоприсоединения азометинилидов
- Добавление пирролидинового кольца приводит к образованию различных функциональных групп
-
Радикальное дополнение
- Модификация УНТ солями арилдиазония
- Использование производных анилина и окислителей для мягких реакций
-
Нуклеофильное добавление
- Нуклеофильные добавки с литиевой и магнийорганической добавками
- Окисление на воздухе создает модифицированные алкилом УНТ
-
Электрофильное добавление
- Алкилирование алкилгалогенидами с использованием металлического лития или натрия
- Алкильная и гидроксильная модификация с помощью микроволнового облучения
-
Нековалентные модификации
- Использование ван-дер-ваальсовых сил и π-π взаимодействий
- Многоядерные ароматические соединения для растворения УНТ в органических или водных растворителях
- Биомолекулы для модификации УНТ, такие как белки, углеводы и нуклеиновые кислоты
-
Функциональные группы на конце молекулы
- Амино, карбоксильная или тиоловая группы
- Примеры: производные пирена и арилтиолы
-
Механическая блокировка
- Образование ротаксаноподобных производных одностенных нанотрубок (ОУНТ)
- Инкапсуляция ОУНТ молекулярными макроциклами
- Макроциклизация или предварительное формование и нарезка
-
MINTs (механически соединенные нанотрубки)
- SWNT и органический макроцикл связаны топологически
- Механическая связь сочетает стабильность ковалентных и нековалентных стратегий
-
Характеристика производных нанотрубок
- Рамановская спектроскопия: G-полоса при 1580 см−1 и D-полоса при 1350 см−1
- Отношение пиков ID/IG как мера функционализации
- УФ-спектроскопия: нетронутые нанотрубки демонстрируют особенности Ван Хова
- Простой TGA-анализ