ارزیابی تجربی پارامترهای موثر بر عامل دار کردن نانولوله های کربنی با استفاده از مایکروویو

نانولوله های کربنی دارای خواص گرمایی، الکتریکی و مکانیکی منحصربفردی هستند و می توانند به عنوان مواد امیدبخشی برای کاربردهای گوناگون ایفای نقش کنند. از جمله کاربردهای اصلی نانولوله های کربنی ساخت کامپوزیت ها، سنسورها و پیل های سوختی را می توان نام برد. متاسفانه بسیاری از این کاربردها به به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی کاربردی نمی گردد. بر همین اساس، برای افزایش برهمکنش این مواد با سایر مواد، عامل دار کردن پیشنهاد گردیده است و گروه های عاملی مختلفی توسط دانشمندان به ابتدا و جداره نانولوله های کربنی اضافه گردید. در بین عوامل مختلف اضافه شده به سطح نانولوله های کربنی، دی آمین ها به دلیل وجود دو گروه آمینی از اهمیت بسزایی برخوردار هستند. در حقیقت از دی آمین ها به عنوان یک پل برای نشاندن سایر گروه های عاملی استفاده می کنند. به منظور نشاندن گروه های دی آمین روش های مختلفی توسط محققان گزارش شده است اما بیشتر روش های گزارش شده سخت، زمانبر و چندمرحله ای می باشد. تولید یون دیازونیوم به کمک آمین ها به سرعت انجام می گیرد و این فرایند می تواند راهکار مناسبی جهت اضافه کردن دی آمین ها به سطح نانولوله های کربنی باشد. علاوه بر این، روش مایکروویو نیز به عنوان روشی سریع و شناخته شده پیشنهاد گردیده است.سه مکانیسم هدایت، پلاریزاسیون و قطبی شدگی بین صفحه ای باعث ایجاد نقاط داغی در نانولوله های کربنی میشود. احتمالا تلفیق روش مایکروویو و استفاده از روش تولید یون دیازونیوم می تواند روش جالب و سریعی برای نشاندن گروه های حاوی آمین بر روی نانولوله های کربنی باشد. لذا در این مطالعه ما به کمک تولید یون دیازونیوم تحت امواج مایکروویو، یک سری از دی آمین ها را به سطح نانولوله های کربنی اضافه کردیم. این واکنش با سرعت بالا و به صورت تک مرحله ای انجام گرفت. گروه های عاملی موجود بر روی نانو لوله های کربنی به کمک طیف سنجی مادون قرمز و دستگاه گرماوزن سنج بررسی گردید. تغییرات ساختاری نانولوله های کربنی بعد از عامل دار کردن به کمک طیف سنجی رامان معین گردید. به جهت بررسی مورفولوژی از دو دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری استفاده شد. دستگاه های مذکور شکل گیری گروه های عاملی بر روی سطح نانولوله های کربنی را تایید کردند. مطاله دیگری جهت نشاندن گروه های لیزین و یک گروه از اتانول آمین ها بر روی سطح نانولوله های کربنی انجام گرفت. در این بخش نیز به کمک روش مایکروویوگروه های لیزین به نانولوله های کربنی اضافه گردید. مجددا، دستگاه های تعیین مشخصات مادون قرمز، گرما وزن سنج و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای بررسی گروه های عاملی و مورفولوژی ما را یاری دادند. از جمله مزایای اصلی این مکانیسم می توان به تک مرحله ای بودن، درجه عاملی بالا، فرایند تولید ساده و کم هزینه و ساخت سوسپانسیون های پایدار را می توان نام برد. نتایج نشان داد که عامل دارکردن به روش تولید یون ناپایدار دیازونیوم برای نشاندن گروه های محتوی آمین نوع اول به مراتب بهتر از سایر روش ها مانند آمیداسیون می باشد. ضمنا برای اضافه کردن عامل های محتوی گروه های هیدروکسیل، فرآیند افزایش الکترون دوستی به مراتب عملکرد بهتری را نسبت به سایر روش ها مانند استری شدن دارد. از سوی دیگر گروه های عاملی درجه عامل دار شدن متفاوتی را نشان داده اند که به شرح زیر میباشد. نانولوله های عامل دار شده با اتیلن دی آمین > عامل دار شده با هگزا متیلن دی آمین > عامل دار شده با دی آمینو بنزن ضمنا گروه های دی آمینی آلیفاتیک نشان دادند که می توانند به مانند یک پل در بین نانولوله های کربنی عمل کنند در حالی که گروه های آروماتیکی اینگونه نبودند.