ИСТИНА

В работе предполагается систематически изучить закономерности самоорганизации в многокомпонентных полимерно-неорганических системах на основе многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), макромолекул полиэлектролитов и наночастиц благородных металлов, исследовать их структуру и свойства в водных дисперсиях и в твердой фазе. Для решения поставленной задачи предлагается объединить традиционную методологию изучения МУНТ и композитов МУНТ-металл с методологией исследования полимерных комплексов. Предполагается, что, в зависимости от природы полиэлеткролита комплексы МУНТ-полиэлеткролит и МУНТ-полиэлеткролит-металл будут стабилизированы за счет Ван-дер-Ваальсовых, гидрофобных или электростатических взаимодействий. Использование катионных и анионных полиэлектролитов различной молекулярной массы, плотности заряда и амфифильности позволит выявить относительный вклад каждого из этих взаимодействий в стабилизацию композитных наночастиц. Результаты исследования должны позволить установить принципы получения полимерно-неорганических композиционных материалов с регулируемой наноструктурой, диспергируемостью и совойствами. Полученные в ходе выполнения проекта композиты могут найти широкое применение для создания материалов специального назначения: оптически прозрачных высокопроводящих пленок и покрытий, антистатиков, электродных материалов, химических сенсоров, гетерогенных катализаторов и др.

В результате окисления многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) в смеси концентрированных азотной и серной кислот и в присутствии персульфата аммония на их поверхности образуются гидроксильные, карбонильные, эфирные, карбоксильные и сульфо-группы. Исследовано влияние условий модификации на свойства модифицированных МУНТ. Показано, что при окислении МУНТ обоими способами (в смеси концентрированных азотной и серной кислот и в присутствии персульфата аммония) увеличение времени модификации МУНТ приводит к повышению их диспергируемости в водных средах, возрастанию процентного содержания функциональных групп, значительному сужению распределения длин МУНТ по размерам и к значительному уменьшению средней длины МУНТ, а также к увеличению степени дефектности и уменьшению электропроводности. Установлено, что концентрация модифицирующего агента принципиальным образом влияет на степень окисления МУНТ – снижение концентрации обоих модифицирующих агентов приводит к очень значительному снижению степени модификации МУНТ. Получены устойчивые водные дисперсии немодифицированных МУНТ в присутствии поликислот и полиоснований, а также отрицательно заряженных МУНТ в присутствии поликатионов. Устойчивость дисперсий подтверждена методом электронной спектроскопии. Исследованы состав и структура образованных комплексов, оценен вклад дисперсионных взаимодействий. Показано, что дисперсионные взаимодействия между МУНТ и полиэлектролитами обеспечивают стабилизацию дисперсий МУНТ в водных растворах полиэлектролитов, в то время как электростатические взаимодействия между противоположно заряженными группами на поверхности стенок МУНТ и в цепи полиэлектролитов препятствуют процессу диспергирования МУНТ в водные растворы полиэлектролитов.