Purification and Functionalisation of Nitrogen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes

Abstract

Nitrogen doped single-walled carbon nanotubes has been prepared using the arc discharge method. The material contains in average more impurities like pristine (pure) carbon nanotube material produced with the same method. We have tested several purification methods like the oxidation in hot air. First tests have shown that nitrogen-doped nanotubes exhibit a higher reactivity and are therefore less inert towards oxidative purification methods used for carbon nanotubes. We want to present a new purification method. It is based on the oxidation of the carbon impurities, homogeneously dispersed in boiling tertrachloroethan under airflow. The purity of the sample was investigated using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Another part will present the characterization of chemically modified nitrogen-doped nanotubes after purification and first steps of the functionalisation of the hetero-nanotube material. Because of already existing model systems with hetero fullerenes, we have chosen a 'Mannich'-like reaction for the modification of nitrogen-doped nanotubes.

One-dimensional nitrogen-containing carbon nanostructures

“…NCNSs, including NCNTs and barrel like curved lamellas, were recently fabricated via the pyrolysis of melamine in a direct current arc discharge [39]. Successful preparation of SWNCNTs by using the arc-discharge technique was also reported by Holzinger et al [40]. Laser ablation technique, known to be used for the fabrication of CNTs, was also rarely utilized in the production of NCNTs, e.g., vaporization of a C:Ni/Y The synthesis of NCNTs was frequently accomplished through the pyrolysis of acetonitrile (CH 3 CN) (Table 1) and its mixtures with various organic compounds (hydrocarbons, alcohols, and ethers) [48,53,54,78,79,89,[112][113][114][115][116][117][118][119][120][121][122][123][124][125][126][127][128][129][130] (Table 2 Tables 1 and 2).…”

Using nitrogen-doped carbon nanotubes as a catalyst support for selective hydrogenation of cinnamaldehyde

“…Trong thực tế, quá trình biến tính CNTs bằng nitơ đã được quan tâm đặc biệt vì khi đưa nguyên tử nitơ vào trong mạng lưới cấu trúc của CNTs thì vi cấu trúc của sản phẩm thu được thay đổi so với vật liệu CNTs không biến tính, từ ống thẳng có bề mặt nhẵn thành ống dạng khúc như đốt tre như được trình bày trên hình 3, nhờ vào dạng vi cấu trúc mới mà mức độ khuyết tật trong cấu trúc và độ gồ ghề của bề mặt đã tăng lên, những đặc điểm này đã làm tăng khả năng phân tán và bám dính pha hoạt tính lên bề mặt của chất mang. Ngoài ra, nghiên cứu của M. Holzinger và các cộng sự [13] đã chỉ ra rằng nitơ xuất hiện trên bề mặt của ống nano sẽ có vai trò như các nhóm chức, chúng tạo cho N-CNTs có hoạt tính hóa học lớn hơn so với hoạt tính hóa học của CNTs. Như vậy, quá trình đưa nitơ vào trong mạng lưới cấu trúc của CNTs đã tạo ra được hợp chất mới cải thiện được tính chất bề mặt và hóa học, nhờ đó mà N-CNTs có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là chất mang xúc tác [14].…”