Количественная оценка одностенных углеродных нанотрубок, стабилизированных поверхностно-активными веществами: качество дисперсии и его корреляция с дзета-потенциалом

Стабильные дисперсии одностенных углеродных нанотрубок в деионизированной воде получали с использованием шести распространённых поверхностно-активных веществ: додецилбензолсульфоната натрия (SDBS), додецилсульфата натрия (SDS), додецилсульфата лития (LDS), бромида тетрадецилтриметиламмония (TTAB), холата натрия (SC) и Fairy Liquid (FL). Для всех дисперсий нанотрубок (C_NT = 1 мг/мл) оптимальная концентрация поверхностно-активного вещества, определённая по доле нанотрубок, сохраняющихся после центрифугирования в диапазоне концентраций поверхностно-активного вещества, оказалась близкой к C_Surf = 10 мг/мл. Состояние агрегации каждой дисперсии «нанотрубки–поверхностно-активное вещество» характеризовали в зависимости от концентрации нанотрубок методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) по большому числу нанотрубок и пучков, осаждённых на подложки. Качество дисперсии количественно оценивали по четырём параметрам: предельному значению (при низкой концентрации) среднеквадратичного диаметра пучка; максимальному значению общего числа диспергированных объектов (отдельных нанотрубок и пучков) на единицу объёма дисперсии; предельному значению (при низкой концентрации) численной доли отдельных нанотрубок; и максимальному значению числа отдельных нанотрубок на единицу объёма дисперсии. Согласно этим показателям, качество шести дисперсий «поверхностно-активное вещество–нанотрубки» изменялось в следующем порядке: SDS > LDS > SDBS > TTAB > SC > Fairy Liquid. Было установлено, что каждый из этих показателей качества дисперсии очень хорошо масштабируется с измеренным ζ-потенциалом дисперсии «поверхностно-активное вещество–нанотрубки». Это подтверждает, что качество дисперсии определяется величиной электростатических сил отталкивания между покрытыми нанотрубками.