Struktur von CNT CNT-MW: d: 10-25nm. BET :>200m 2 /g. FutureCarbon 2009

Transkript

1 1 Funktionalisierung von CNT unter besonderer Beachtung der Aminierung Dr. Jens Helbig, Christian Zenkel (FutureCarbon GmbH); Dr. Asmus Meyer-Plath (BAM); Dr. Christof Kujat, Dr. Christof Wigbers (BASF); Dr. Oliver Schlüter (BTS); Dr. Uwe Lommatzsch (Fh IFAM); Dr. Oliver Jost (Fh IWS); Prof. Dr. Volker Abetz (GKSS); Prof. Ulrich Teipel (GSOH Nürnberg); Prof. Karl-Ernst Wirth (Uni Erlangen).

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3 Struktur von CNT CNT-MW: 3 d: 10-25nm l: 1-10µm BET :>200m 2 /g

4 4 Arten von Funktionalisierung Burghard, M.; Balasubramanian K. Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 16.

5 5 Nicht-Kovalente Funktionalisierung Beispiele für nicht-kovalent gebundene Tenside an einer CNT-Oberfläche M. F. Islam et.al.,nano Lett., Vol. 3, No. 2, 2003

6 Anwendung nicht-kovalenter Modifierungen CarboGran von unmodifiziertes CNT-Pulver Modifiziertes CNT-Pulver 6 Bessere Benetzung und leichteres Dispergieren Redispergierbare trockene Pulver (Video unter

7 7 Kovalente Modifizierungen Stone-Wales- Defect ( ) R-OH HNO 3 R-NH 2

8 8 Funktionalisierung mittels Plasma

9 Funktionalisierung mittels Plasma 9 Bild 9 Vergleich der Dispergierbarkeit unbehandelter (links) und plasmabehandelter (rechts) MWCNTs in Wasser. Die Aufnahme zeigt den Dispersionszustand nach 1 Woche. (Dr. Lommatzsch, Fh IFAM)

10 Funktionalisierung mittels Naßchemie Direkte Aminierung unfunktionalisierter CNTs (nucleophil, elektrophil, Diazotierung) + FG-R-NHLi N H R NH 2 NH 2 Umsetzung vorfunktionalisierter CNTs mit Nukleophilen (z.b. FG = Amin) O OH 1.) Aktivierung 2.) + Nukleophil O N H Linker NH 2 Umsetzung vorfunktionalisierter CNTs (CNT-OH, CNT-NH 2 ) mit Elektrophilen (FG = Acrylat, Epoxy, Isocyanat, ) 10 NH 2 Elektrophil + evtl. Base FG oder N FG H Linker (Dr. Kujat, BASF SE)

11 11 Direkte Seitenwandfunktionalisierung Ellison, M. D.; Gasda, P. J. J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 738. Direkte Seitenwandfunktionalisierung mit primären Aminen FTIR vonmwcnt pur. und funktionalisierten MWCNT (CNT funktionalisiert von FutureCarbon)

12 12 Direkte Seitenwandfunktionalisierung Unmodifizierte CNT (links) aminierte CNT (rechts)

13 13 Weiterführende Funktionalisierung auf Basis von Vorfunktionalisierungen

14 14 Anwendungen für kovalent funktionalisierte CNT

15 15 Kristallisierte Polymere Li et.al., J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 128, NO. 5, 2006

16 16 Kristallisierte Polymere

17 17 Modifizierung mit Metallen Chopra et al., Adv.Func.Mater., 205, 15, No.5 Abscheiden von Goldkolloiden über Thiol-Funktionalisierung

18 18 Modifizierung mit Metallen Abscheidung von Ag, Cu, Ru, Pd, Pt, Co, Fe, Ni,... Colloidal Microwave Processing zur Abscheidung von Nanopartikulären Metallen auf CNT-Oberflächen (Patent T.Schubert/FutureCarbon und M. Willert Porada/Uni BT)

19 19 Zusammenfassung Funktionalisierungen von CNT mit Nicht-kovalent gebunden Molekülen (Tenside) Kovalent gebundenen Molekülen Polymeren Metallen sind möglich. Funktionalisierung führt zu besserer Benetzbarkeit und zur Stabilisierung in Dispersionen Reaktive Moleküle an der Oberfläche können für weitere Reaktionen genutzt werden (z.b. primäre Amine)

20 20 Danksagung Konsortium CarboFunk: Dr. Kujat (BASF), Dr. Wigbers (BASF); Dr. Meyer-Plath, Dr. Mach (BAM); Prof. Dr. Abetz, Dr. Boschetti (GKSS), Prof. Wirth, Fr. Lutz (Uni Erlangen), Prof. Teipel, Hr. Dresel (GSOH Nürnberg); Dr. Schlüter (BTS); Dr. Jost (Fh IWS); Dr. Lommatzsch, Hr. Kolacyak (Fh IFAM); Hr. Zenkel, Fr. Herrmann, Dr. Schubert, Dr. Forero (FutureCarbon) Bundesministerium für Bildung und Forschung für die finanzielle Unterstützung (FKz: 03X0041) Projektträger Jülich (Dr. Volz) für die Betreuung Clusterleitung der Inno.CNT (Dr. Hoffschulz, Dr. Krüger)

21 21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.