journal article·2024-11

Long‐Term Stable Dispersion of Multiwalled Carbon Nanotubes by Peroxydisulfate upon Ultrasonication Activation

Jinglei He, Xin He, Xiaofang Shen, Chuanhao Yan, Xuefeng Yu, Jinlong Zhang, Benzhan Zhu, Chunhua Huang, Junfeng Liu, Xilong Wang

Small· Volume 20· Issue 45
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Abstract

Abstract Poor dispersibility of carbon nanotubes greatly hinders their practical applications. Herein, a long‐term stable dispersion of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) in peroxydisulfate (PDS) is achieved. MWCNTs at 40 mg L −1 are completely dispersed by PDS upon ultrasonication (US/PDS) within 64 min and a stable dispersion is maintained at least 20 days. Mechanistically, US created defects on the nanomaterial and PDS‐origin free radicals attacked these defects to introduce O‐containing moieties (─OH and ─COOH). Interestingly, dispersion efficiency of MWCNTs by US/PDS initially at pH 7 and 3.8 is comparable, but lower than that initially at pH 12. Both •OH and SO 4 •− are produced under alkaline condition, while SO 4 •− is the dominant free radicals initially at pH 7 and 3.8 during the whole dispersion period. Stronger dispersion of MWCNTs initially at pH 12 resulted from greater amounts of O‐containing moieties mainly in ─OH (46.32%) rather than ─COOH (24.19%) form. This differential more strongly promotes MWCNTs‐water interaction via hydrogen bonding, thereby enhancing the dispersion. Notably, no significant mass loss of MWCNTs occurred during dispersion. Overall, the developed method achieves long‐term stable dispersion of MWCNTs in a manner that can significantly extend their applications.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced oxidation water treatment · Advanced Photocatalysis Techniques · Covalent Organic Framework Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Laboratory for Earth Surface Processes College of Urban and Environmental Sciences Peking University Beijing 100871 China

College of Environmental Science and Engineering Suzhou University of Science and Technology Suzhou 215009 China

Research Center for Eco‐Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences Beijing 100085 China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (83)

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