Regularities of the Formation of Peripheral Groups on the CNT Surface Upon Interaction With Diazo Compounds

Abstract

Исследованы особенности ковалентной функционализации многослойных углеродных нанотрубок путем взаимодействия последних с солями арилдиазония. Процесс введения периферийных групп осуществлялся за счет разрыва системы π-связей, что позволяет сохранить целостность структуры объекта и, соответственно, высокие значения их физических характеристик. Полученные в ходе синтеза функционализованные углеродные нанотрубки были охарактеризованы с помощью набора физических и физико-химических методов, оценена степень функционализации. Протекание процесса введения периферийных групп подтверждено сравнением инфракрасных спектров исходных тубуленов и объектов, подвергшихся модифицированию, оценкой элементного состава методом рентгеновского полуколичественного микроанализа полученного функционализованного продукта. Методом сканирующей электронной микроскопии получены изображения нанообъектов, позволяющие сравнить морфологические особенности нефункционализированных и функционализированных многослойных углеродных нанотрубок. Установлено, что подвергшиеся модификации многослойные углеродные нанотрубки собираются в организованные ассоциаты. Для объяснения подобного явления организованной ассоциации было выдвинуто 2 гипотезы: усиление нековалентных взаимодействий между функционализированными углеродными нанотрубками по сравнению с исходными; формирование ковалентных взаимодействий между несколькими углеродными нанотрубками в процессе функционализации. Квантово-химическое моделирование нековалентного взаимодействия функционализованных и нефункционализованных объектов показало, что более выраженное ассоциирование между модифицированными нанотрбками является маловероятным. Литературные данные (предположение о механизмах ковалентного взаимодействия периферийных групп с соседними углеродными объектами) и результаты анализа элементного состава (малое содержание элементов, например, азота, содержащегося в группах, не участвующих в формировании ковалентной связи с периферийными фрагментами) позволяют сделать предположение о ковалентной природе образовавшихся ассоциатов углеродных нанотрубок.