Effect of acid oxidation treatment on adsorption properties of arc-discharge synthesized multiwall carbon nanotubes

Abstract

The effect of nitric/sulfuric acid oxidation treatment on commercial arc-discharge multiwall carbon nanotubes was studied. Purification and structure modifications were assessed via Transmission Electron Microscopy and Thermogravimetric Analysis; while changes in adsorption properties were monitored by nitrogen and methane adsorption isotherms. After treatment, nitrogen isotherms present hysteresis loop and an increased BET surface area; while adsorption energies obtained from isosteric heat profiles revealed a marked decrease. We propose an explanation for these findings and use macroscopic experimental data to gain insight on acid oxidation effect on the material.

Se estudió el efecto de la oxidación ácida por medio de mezclas sulfúrico/nítrico, de nanotubos comerciales de pared múltiple sintetizados por el método de la descarga de arco. Para evaluar el grado de pureza y las modificaciones estructurales se utilizaron las técnicas de Microscopía Electrónica de Transmisión y Termogravimetría; mientras que los cambios en las propiedades de adsorción fueron monitoreados por medio de la realización de isotermas a distintas temperaturas utilizando gases simples como Nitrógeno y Metano. Luego del tratamiento oxidativo, se observó la aparición de ciclos de histéresis en las isotermas al mismo tiempo que el área superficial según BET se incrementó. Por otro lado, los calores isostéricos obtenidos evidenciaron una disminución importante. Proponemos una explicación posible para estos hallazgos y hacemos uso de la información experimental obtenida para revelar detalles del mecanismo de oxidación de los Nanotubos.