Qualitative and quantitative spectroscopic evaluation of potassium adsorption on carbon nanotubes

Abstract

Grâce à leur simplicité chimique, et à leurs caractéristiques dimensionnelles associées à des propriétés remarquables, les nanotubes de carbone (CNTs) ouvrent à la nanotechnologie des perspectives innovantes et prometteuses. L’un des principaux défis rencontrés dans le développement des biocapteurs est la stratégie d’immobilisation de l’entité biospécifique sur la surface du capteur, car celle-ci ne doit pas dénaturer l’élément biologique. Dans ce travail, nous avons utilisé les nanotubes de carbone monoparois et multiparois. Les échantillons ont été synthétisés par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), et par la suite, recuits thermiquement à 550 °C durant deux heures. La spectroscopie XANES utilisée a permis de caracteriser la surface externe des CNTs. Les adsorbats extrinsèques tels que le potassium (K) et intrinsèques tels que les molécules gazeuses (H2O, O2, CO2, CO) ont montré des sensibilités différentes à la géométrie des CNTs, à l’hybridation et au recuit thermique. Le transfert de charge du potassium augmente de 12 % la conductivité des MWCNTs et de 62; 7 % celle des SWCNTs. La désorption est plus importante dans les MWCNTs et s’élève à 70 % pour le potassium. Par contre, elle est moins importante pour les molécules de gaz. Les techniques complémentaires à l’instar de la microscopie électronique en transmission (TEM), la microscopie électronique à balayage (SEM), ou encore la spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR) sont utilisées pour mettre en évidence l’arrangement aléatoire et les particules sphériques comme le fer le long des nanotubes de carbone. Ce qui permet de demontrer que les groupes fonctionnels OH􀀀, C=O and C C sont impliqués dans le processus d’adsorption. Et on montre que l’adsorption du potassium dans les solutions aqueuses utilisant les CNTs comme adsorbants se fait par le processus d’échange d’ions.