Nenhuma / Desde que as singulares propriedades mecânicas e condutoras dos nanotubos de carbono
(NCs) estão associadas a tubos individuais isolados, a dispersão e estabilização de seus feixes em
diferentes líquidos são de extrema importância em estudos fundamentais e aplicados. Solventes do
tipo amida são atualmente considerados os melhores candidatos, dentre os solventes orgânicos, à
dispersão quantitativa dos feixes de nanotubos, sendo que a funcionalização das paredes dos tubos
favorece essa dispersão em determinados meios.
Amostras brutas de nanotubos de carbono são compostas por feixes contendo até centenas
de tubos com distribuição em diâmetro, comprimento, quiralidade e caráter eletrônico, unidos por
interações de van der Waals. Para a dispersão desses feixes, o potencial atrativo entre os tubos deve
ser balanceado por um potencial repulsivo. Assim, o custo energético das interações nanotubosolvente,
que depende fortemente da composição química da superfície dos tubos e das
propriedades dielétricas do meio, precisa ser entendido. Teorias de solubilidade têm sido
recentemente aplicadas no entendimento dos sistemas nanotubo-solvente. Nelas, a dispersão é
favorecida quando os parâmetros de solubilidade do soluto e do solvente têm valores próximos. Nos
parâmetros de Hansen, contribuições de energias dispersivas (dd), dipolares (dp) e de ligação de
hidrogênio (dh) são consideradas nas interações intermoleculares. O parâmetro de Flory-Huggins (χ)
estima a diferença de interação entre o soluto e o solvente, podendo ser expresso em termos dos
parâmetros de Hansen.
Neste trabalho, apresentamos um estudo sistemático da dispersão de nanotubos de carbono
de parede única, como preparados e funcionalizados com grupos ácidos contendo oxigênio, em
solventes do tipo amida. As interações nanotubos-solvente foram analisadas em termos dos
parâmetros de solubilidade de Hansen e de Flory-Huggins.
Por refluxo em solução de HNO3 diluída, quantidades similares (~ 0,3 mmol/g C) de grupos
ácidos carboxílicos e hidroxílicos foram covalentemente introduzidos à superfície dos tubos, sem
criar defeitos adicionais ou destruir tubos de diâmetros menores. Os materiais de partida e
funcionalizado foram amplamente caracterizados por termogravimetria, microscopia eletrônica de
varredura e transmissão, titulação potenciométrica e espectroscopias por dispersão de energia,
Raman, na região do infravermelho e de fotoelétrons excitados por raios X.
As dispersões obtidas por sonificação/centrifugação dos NCs, antes e após funcionalização,
em N-metilpirrolidona (NMP), N,N-dimetilformamida (DMF), N,N-dimetilacetamida (DMA), Ndodecilpirrolidona
(N12P) e ciclohexilpirrolidona (CHP) foram caracterizadas por espectroscopia
de absorção óptica na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). Em estudo de absorbância em função
da concentração, foram estimados os limites de dispersão e os coeficientes de absorção dos
nanotubos de carbono em cada solvente. A presença dos grupos funcionais aumentou a dispersabilidade dos tubos em NMP, DMF e DMA, mas diminuiu em N12P e CHP. Os coeficientes
de absorção, entretanto, diminuíram para todos os solventes após oxidação, refletindo a diminuição
da probabilidade da transição p-p* com a funcionalização e a interação com o solvente.
Os parâmetros de solubilidade de Hansen e de interação de Flory-Huggins foram calculados
para as amostras antes e após funcionalização, permitindo uma análise termodinamicamente
quantitativa das interações intermoleculares nos sistemas estudados. Os valores dos parâmetros de
Hansen obtidos para a amostra bruta foram dD = 18,0 MPa1/2, dP = 7,4 MPa1/2 e dH = 6,8 MPa1/2,
enquanto aqueles para a amostra funcionalizada foram dD = 17,4 MPa1/2, dP = 12,0 MPa1/2 e dH =
9,2 MPa1/2. Em comparação com valores tabelados para os solventes, o parâmetro de energia
dispersiva mostrou-se dominante na dispersão dos tubos não-funcionalizados, enquanto interações
dipolares e ligações de hidrogênio exerceram uma maior influência na dispersão dos tubos
funcionalizados com grupos oxigenados ácidos. Os parâmetros de interação de Flory-Huggins
estimados mostraram que os sistemas com maior afinidade foram a amostra bruta dispersa no
solvente CHP e a amostra funcionalizada dispersa nos solventes NMP, DMA e DMF.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:128 |
| Date | 05 July 2010 |
| Creators | Sirlaine Diniz Ferreira Brandão |
| Contributors | Clascídia Aparecida Furtado, Adelina Pinheiro Santos, Marcos Assunção Pimenta |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMA - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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