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说说碳纳米管表面氧化的两篇文章 (转载)

这两年碳纳米管表面修饰方面做的文章很多，作者大都claim首先在表面上氧化形成 COOH集团，然后COOH就可以做各种化学反应接上各种好玩的东西了，这方面Tour JM等同志已经做了很多。
今天我们不谈Tour，专门说说这个氧化的过程。很奇怪的是，很少有人讨论这个氧化的过程，当然，这个东西也确实不好表征。。。最近的两篇文章倒是对此进行了一些讨论，讨论的结果也很有意思。当然，这个结果对不对还是仁者见仁智者见智，但是至少可
以给我们一个很好的idea，呵呵。。。

Adv. Mater. 2007, 19, 883–887
The Role of Carboxylated Carbonaceous Fragments in the Functionalization and
Spectroscopy of a Single-Walled Carbon-Nanotube Material**
By Christoph G. Salzmann,* Simon A. Llewellyn, Gerard Tobias, Michael A. H.
Ward, Yoon Huh,and Malcolm L. H. Green

Green组的这篇文章，很奇怪的发现，原来COOH不是长在碳管表面的！通过一些很简单的chemistry，他们发现，原来COOH不是长在SWNT表面，而是在氧化过程中首先形成一些C的短链碎片，这些碎片强力的附着在SWNT表面，而羧基，正是在这些碎片上的。。。他们分离这些碎片的方式也很简单，就是跟NaOH反应。。。反应以后的碎片以COONa的形式进入了溶液，而留下的SWNTs并没有被氧化。。。

再看下一篇：
J. Phys. Chem. C 2007, 111, 12944-12953
Functionalizing Single-Walled Carbon Nanotube Networks: Effect on Electrical
and Electrochemical Properties
Ioana Dumitrescu,

评论：1

仔细读了一下Adv. Mater.的这篇碎片理论 - Green是挂名，同是牛津的Salzmann是通讯作者。看得出来作者有很多先入为主的观点，于是所有的实验现象描述都是围绕着自己服务的。

实验要点：

1. 硝酸处理强度：大致为medium。硝酸为9M - ～45%，24h@100C（通常要回流可能温度要设高些...）。作为比较，做进一步功能化的同学们处理碳管一般用2.6M - 14%的硝酸回流（加热套温度~140-160oC）24-48小时。2. 分离“碎片”：过滤并用碱液清洗硝酸处理过的混合物。

3. 表征：Raman （主要讨论D/G ratio，其实RBM也很重要)，红外 (这个基本上是唬人)。

最重要的一点，作者认为，这滤液即为“碎片”液。我当然不反对留在滤纸上的东西绝大部分是碳管，但是这滤液里绝对有疑点：

（1）这过滤下去的“碎片”就完全是碳渣子？短碳管如何？同样溶解性高的碳管（也就是被硝酸功能化多的碳管）又如何？用碱液轻松悬浮硝酸处理的碳管可不是新闻，参见顾镇南老师2000年在Chem.Commun.的文章（"Single-wall carbon nanotubecolloids in polar solvents": CHEMICAL COMMUNICATIONS (6): 461-462 2000）。

（2）Raman谱：没错，悬浮起来的“碎片”有强荧光，Raman峰看不见了。这当然也不是新闻。Ya-Ping Sun博士的很多文章里详细讨论过这个现象 - 特别是功能化后的管子（e.g. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1096.）：只要把这些碎片加加热，把表面官能团除去，荧光消失，Raman峰也就回来了。那么，这个时候看看“碎片”的Raman谱有没有radial breathing mode - 如果完全没有，那么作者的argument就会强上几级。

到底是碳管被功能化还是其他的垃圾被功能化这个问题伴随了这么多年，还是没有得到完美的答案。碳管表面的垃圾被功能化 - 而非碳管本身被功能化 - 这一可能性确实也仍然困扰着我自己和其他很多领域中人。

不可否认，这篇实验做得相当仔细的文章（以挫败我等为己任，呵呵）是一次有益的尝试，也肯定会引发大家的认真思考。作者的观点和他们的实验结果当然是consistent。他们的说法只是是一种解释，然而是不是唯一解释？从目前给出的实验证据讲，我个人的观点是不见得。

科学当然永远充满争论，只是希望我们能够对每个结果谨慎对待。

感谢synthon拉出这篇好文章。
--
老豆腐一家之言。

来源：mitbbs.com

呵呵，这方面的研究值得期待。。。
欢迎大家都来讨论啊。。。

楼上几位讨论的好，抽时间我也发个言！先把位置占上。多少也有点想法和接触！

刚刚接触碳纳米管，虽然了解不多，但看了lz的评论还是很有启发的

我也曾经对碳纳米管氧化过，有一次的结果是从电镜图片上再也看不到管装碳了，而看到的全是小的片状黑体，我想氧化是可以将碳管结构破坏的

不过上面两片文章确实有意思，值得拜读，谢了

hao  不错的评论:good :good :good

感谢分享。:handshake

我用的是硝酸和硫酸组成的混酸氧化，之后做电镜还是可以看到成管状的
有人比较过，单壁CNTs易破碎形成碎片，而多壁CNTs破碎较小，在表面生成含氧官能团

[quote]原帖由 [i]gzlaser[/i] 于 2008-05-17 19:55 发表 [url=http://www.nanost.net/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=80502&ptid=13221][img]http://www.nanost.net/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
我用的是硝酸和硫酸组成的混酸氧化，之后做电镜还是可以看到成管状的
有人比较过，单壁CNTs易破碎形成碎片，而多壁CNTs破碎较小，在表面生成含氧官能团 [/quote]

多壁能够看到管状的没错。可是破碎也不见得就少了吧？也可能外层的破碎很厉害？内层的呢？还有所谓的剑鞘关系呢？

我也做过碳管氧化，只是有一次把处理温度加的太高了，最后就没有碳管了，也是浓硫酸和硝酸的混酸。可能是温度太高的原因。