Прививка функциональных групп

Большой и важный раздел нанохимии углеродистых трубок по. щеп получению различных функциональных групп на их боки поверхностях. Реализация данного процесса возможна при длин ной обработке трубок кислотами, при этом поведение однослой нанотрубок зависит от способа их получения. С поверхности трубок функциональные группы можно удалить нагреванием при температуре выше 623 К.

Считается, что прямое протежирование одностеночных углеродных нанотрубок связано с образованием вокруг трубки оболочки кислого слоя, который облегчает процесс последующего растворения трубки. Применение рентгенографии показало, что углеродистая нанотрубка может выполнять функции темплата для кристаллизации серной кислоты. Этот факт рассматривается как прямое доказательство ее протонирования.

Для использования углеродистых нанотрубок необходимо получить из них гомогенные дисперсии. Одностеночные трубки. для этого оборачивают полимерами, например поливинилпирролидоном или поли(ариленэтиниленом). Для растворения нанотрубок применяется также протонирование суперкислотами. При восстановлении однослойных трубок щелочными металлами образуются полнэлектролитные соли, растворимые в полярных растворителях типа, метилсудьфоксида [23].

Присоединение функциональных групп к боковым поверхностям углеродистых трубок используют для придания различных функций зондам атомно-силовых микроскопов. Наилучшие результаты получаются при применении газов [24]. Используется разряд в среде O₂, H₂, N₂ и смесей Н₂ и N_2. При модификации в атмосфере азота его атомы входят в состав гетероцнклов кончика трубки. Модифицированные подобным образ зонды можно применять для изучения поверхности слоев с гидроксильными группами.

Для модификации боковых поверхностей нанотрубки активно используют фторирование. Обнаружено, что фторирование углеродных трубок при температуре Т≤ 325 ^оС обратимо. При взаимодействии фторированных нанотрубок с безводным гидразином атомы фтора удалялись, и первоначальная структура трубки восстанавливалась. Если фторирование проводить при температуре 400 ^оС, то структура не восстанавливалась. частичное восстановление связано с реакцией

CF _n + n/ 4 N₂H₄ → C + n HF + n/ 4 N₂

При длительном, до семи суток хранения, фторирование парами ВrF₃ многослойных трубок и наночастиц, полученных с использованием электрической дуги, образуются частицы C₂ F трубчатой или квазисферической формы. С увеличением глубины фторирования диаметр трубок и межслоевых расстояний возрастают, и при достижении некоторойкритической глубины внешние слои разворачиваются, образуя многослойные плоские частицы,

Применение углеродных нанотрубок в качестве матриц позволило получить
частицы меди с узким распределением по размерам. Исходные трубки с различным диаметром от 5-10 до 25-35 нм синтезировали каталитическим пиролизом метана. Изменяя концентрацию соли меди в водном растворе и отношение медь - трубка получали после восстановления водородом либо нано частицы, либо нанопроволоки меди. Наименьший размер частиц меди (5- 10) нм. достигался при низких концентрациях соли меди в растворе. Увеличение концентрации соли способствовало образованию нанопроволоки меди диаметром от 100 нм до 5 мкм и длиной до сотен микрон.