Диспергирование одностенных углеродных нанотрубок в водных растворах анионного поверхностно-активного вещества NaDDBS

Нерастворимость одностенных углеродных нанотрубок (SWNT) в воде и органических растворителях ограничивала практическое применение этого уникального материала. Недавние исследования показали, что устойчивость суспензий SWNT может быть значительно повышена с использованием подходящих поверхностно-активных веществ. Хотя эффективность анионных, катионных и неионогенных поверхностно-активных веществ была продемонстрирована в различной степени, точный механизм взаимодействия углеродных нанотрубок с различными поверхностно-активными веществами остается неясным. Для углубления понимания этого межфазного явления мы исследовали влияние химической модификации поверхности на степень взаимодействия нанотрубок с поверхностно-активным веществом. Такие изменения химии поверхности SWNT можно получить простым варьированием метода предварительной обработки, которая может быть кислотной или щелочной. Мы обнаружили, что присущие поверхности свойства, такие как ТНЗ (точка нулевого заряда), в значительной степени зависят от метода очистки. Иными словами, электрический заряд поверхности SWNT изменяется с pH окружающей среды. Однако было установлено, что при адсорбции анионного поверхностно-активного вещества додецилбензолсульфоната натрия (NaDDBS) на SWNT кулоновские силы не играют центральной роли, а преодолеваются гидрофобными взаимодействиями между углеводородным хвостом поверхностно-активного вещества и стенками нанотрубок. Только при значениях pH, значительно удаленных от ТНЗ, кулоновские силы приобретают важное значение. Гидрофобные силы между хвостом поверхностно-активного вещества и нанотрубкой определяют структуру нанотрубок, стабилизированных поверхностно-активным веществом. В такой структуре каждая нанотрубка покрыта монослоем молекул поверхностно-активного вещества, в котором полярные головки образуют компактную внешнюю поверхность, а хвосты остаются в контакте со стенками нанотрубки. Важно отметить, что, хотя конечную конфигурацию можно описать как цилиндрическую мицеллу с нанотрубкой в центре, механизм формирования этой структуры не заключается во включении нанотрубки в мицеллу, а r...