Кислотно-основне титрування модифікованих багатошарових вуглецевих нанотрубок

Abstract

Досліджено зміну густини поверхневого заряду в залежності від рН багатошарових вуглецевих нанотрубок методом кислотно-основного титрування, який базується на визначенні точки нульового заряду або точки еквівалентності. Показано, що густина поверхневого заряду нанотрубок, декорованих сполуками церію, залежить від структури та складу поверхні, зокрема концентрації кисеньвмісних груп та умов відновлення церію в процесі декорування нанотрубок. Густина поверхневого заряду зразків немодифікованих вуглецевих нанотрубок, в порівнянні з декорованими нанотрубками, значно нижча, що свідчить про меншу дефектність поверхні та вміст функціональних груп. Відбувається зростання густини поверхневого заряду у випадку окиснених нанотрубок пероксидом водню. Модифікування 3-амінопропілтриетоксисиланом забезпечує подібні адсорбційні властивості граничних шарів нанотрубок вище і нижче ізоелектричної точки. Модифікування окиснених нанотрубок олігомером 2-гідроксиетилметакрилатом, зі зміною знаку на позитивний, сприяє значному зростанню густини поверхневого заряду, який забезпечує стабільність дисперсії вуглецевих нанотрубок та зростання активності поверхні в адсорбційних процесах.

The change of surface charge density depending on the pH of multiwalled carbon nanotubes by acid-base titration were investigated, which is based on determining the point of zero charge or point of equivalence. It was shown that the surface charge density of decorated nanotubes by cerium compounds are depended on the structure and surface composition and on the concentration oxygen containing groups and conditions of recovery of cerium in the process of decorating the nanotubes. The surface charge density of samples of unmodified carbon nanotubes, in comparison with decorated nanotubes is much lower, indicating a decrease of defects and content of surface functional groups. The surface charge density is increased in case of nanotubes oxidation with hydrogen peroxide. Modification with 3-aminopropyltriethoxysilane provides similar adsorption characteristics of the boundary layers above and below the isoelectric point. Modification of the oxidized nanotubes with oligomers 2-hydroxyethylmethacrylate with the charge changes to positive contributes the greatly increased the surface charge density, which provides the stability of the carbon nanotubes dispersion and increase the surface adsorption activity.

Исследовано изменение плотности поверхностного заряда в зависимости от рН многослойных углеродных нанотрубок методом кислотно-основного титрования, основанного на определении точки нулевого заряда или точки эквивалентности. Показано, что плотность поверхностного заряда нанотрубок, декорированных соединениями церия, зависит от структуры и состава поверхности, в частности концентрации кислородсодержащих групп и условий восстановления церия в процессе декорирования нанотрубок. Плотность поверхностного заряда образцов немодифицированных углеродных нанотрубок, по сравнению с декорированными нанотрубками, значительно ниже, что свидетельствует о меньшей дефектности поверхности и содержании функциональных групп. Происходит рост плотности поверхностного заряда в случае окисленных нанотрубок пероксидом водорода. Модифицирование 3‑аминопропилтриэтоксисиланом обеспечивает схожие адсорбционные характеристики пограничных слоёв нанотрубок выше и ниже изоэлектрической точки. Модифицирование нанотрубок олигомером 2-гидроксиэтил-метакрилатом, со сменой знака на позитивный, способствует значительному росту плотности поверхностного заряда, который обеспечивает стабильность дисперсии углеродных нанотрубок и рост активности поверхности в адсорбционных процессах.