Оборотне фторування вуглецевих нанотрубок

Хімічна функціоналізація вуглецевих нанотрубок (ВНТ) призводить до значної зміни їх фізико-хімічних характеристик, а, отже, до розширення області використання цього нового матеріалу. Одним з перших радикалів, приєднання яких до УНТ виявилося можливим без істотної зміни їх структури, є атоми фтору, утворюють з атомами вуглецю ковалентную хімічний зв’язок. Фторування УНТ призводить до зниження їх електропровідності і до збільшення їх діаметра, що приваблює дослідників, зацікавлених у прикладному використанні нанотрубок. Незважаючи на інтерес науковців до проблеми фторування УНТ, процес фторування досі до кінця не вивчений, що пов’язано з труднощами фіксації фторованих атомів вуглецю на поверхні нанотрубки. Деякого прогресу в цьому напрямі вдалося досягти групі дослідників з Rice Univ. (США) [1], які провели не тільки фторування УНТ, але також зворотну процедуру – відновлення одношарових і двошарових УНТ.

Фторування одношарових і двошарових УНТ проводили протягом двох годин у потоці F2+He (1:4) при температурах 150 і 200оС, відповідно. Отримані зразки досліджували за допомогою скануючого тунельного електронного мікроскопа (STM), рентгенівського фотоелектронного спектрометра, ІЧ Фур’є-спектрометра і спектрометра комбінаційного розсіювання (ВРХ). Як випливає з вимірювань методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії, ступінь фторування зразків одношарових і двошарових УНТ відповідає відношенню C/F =2/1 та 3/1. Таке співвідношення показує, що у двошарових УНТ фторуванню піддається тільки зовнішній шар нанотрубок, причому ступінь фторування цього зовнішнього шару збігається зі ступенем фторування одношарових УНТ. Аналіз TEM зображень вказує на значне збільшення діаметра УНТ в результаті фторування (з 1.2–1.5 нм до ~ 3 нм). Це спостереження узгоджується з опублікованими раніше повідомленням про збільшення в результаті фторування довжини С–С зв’язку з 0.142 нм до 0.156 нм. Аналіз ТИМ зображень вказує також на явище укорочення УНТ в результаті фторування. При цьому фторування двошарових УНТ призводить до зменшення довжини зовнішньої нанотрубки.

Відновлення фторованих УНТ проводили в результаті термообробки при температурі 400 о с протягом години. ТИМ вимірювання показують, що в результаті відновлення нанотрубок їх діаметр зменшувався до вихідного. Фторування і подальше відновлення зразків УНТ було підтверджено аналізом спектрів КР. На цих спектрах ясно видно, що приєднання щодо важких атомів фтору до гексагональної решітки вуглецю супроводжується зникненням радіальних дихаючих мод.

А. Єлецький

1. J. H. Kang et al., Chem. Phys. Lett. 534, 43 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *