Efecto de la temperatura en el tratamiento ácido de nanotubos de carbono multicapa (MWCNT).

S. GOMEZ; N. RENDTORFF; E. AGLIETTI; G. SUAREZ

Santa Fe

Congreso; 14º Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET y XIII Simposio Materia; 2014

SAM

Efecto de la temperatura en el tratamiento ácido de nanotubos de carbono multicapa (MWCNT). Sofía Gómeza*, Nicolás M. Rendtorffa,b, Esteban F. Agliettia,b, Gustavo Suáreza,b aCentro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica (CETMIC), Camino Centenario y 506, M. B. Gonnnet C.C.49 (B1897ZCA), Argentina. bDepartamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas - UNLP, Calle 115 y 47, La Plata (1900), Argentina. * Dirección de correo electrónico: sofiagomez@cetmic.unlp.edu.ar A B S T R A C T Due to their unique mechanical, electrical and chemical properties carbon nanotubes have prompted a wide variety of potential applications. The study of this material constitutes a research area of great interest.There are still many problems to obtain a homogeneous dispersion and distribution of carbon nanotubes due to the surface nature and their poor dispersion in water.Chemical functionalization of multiwall carbon nanotubes (MWCNT) aims to achieve good dispersion and distribution of them in the final material. Acid treatment using a sulfonitric mixture leads to remarkable structural changes. Carbon-carbon bonds undergo oxidative cleavage generating oxidized species. Thus, the modification of their surface improves their solubility properties and therefore, their dispersion.Oxidation of MWCNT at different temperatures was studied in order to compare and determine the effect of acid treatment and of the temperatures used. The techniques used for characterization were X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). It was found that functionalized MWCNT are different from the original ones. Moreover, differences in the amount of oxidized species in the samples treated at different temperatures were observed. Wall damage after treatment was also observed by transmission electron microscope (TEM). Keywords: Carbon Nanotubes, Acid treatment, Surface characterization. R E S UME N El estudio de los nanotubos de carbono se expandió notablemente debido a sus posibles aplicaciones a diferentes sistemas con un esperado mejoramiento en muchas de sus propiedades termo-mecánicas. Aún existen muchos problemas para obtener una dispersión y distribución homogéneas de los nanotubos de carbono en la matriz que los contienen debido a las características superficiales de las fibras y a su difícil dispersión en agua. La modificación superficial de loa nanotubos de carbono multicapa (MWCNT) utilizando ácidos busca lograr una buena dispersión y distribución de los mismos en el material final. Al ser atacados por una mezcla sulfonítrica a diferentes temperaturas (90, 110, 130 y 150ºC), los MWCNT sufren la ruptura oxidativa de algunas uniones carbonocarbono. De esta manera se generan especies oxidadas en la superficie que permiten obtener un potencial zeta altamente negativo, incluso a pH ácido y, en consecuencia, se logra una buena dispersión de los mismos en suspensión acuosa.En el presente trabajo se estudió la oxidación de los MWCNT a diferentes temperaturas, a fin de comparar y conocer el efecto del tratamiento ácido y las temperaturas utilizadas. Para ello se utilizaron las siguientes técnicas de caracterización: espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), espectroscopía infrarroja (FTIR) y difracción de rayos X(DRX). Se encontró que los MWCNT con tratamiento ácido presentan diferencias respecto a los originales y, a su vez, se observaron diferencias en las especies oxidadas debido al efecto de la temperatura. Por otra parte, mediante microscopio electrónico de transmisión (TEM) se observó que las especies oxidadas no sólo presentan modificaciones, sino que además existe un daño morfológico en las superficies de los MWCNT luego de ser sometidos al tratamiento ácido.