Kolloidale Suspensionen von Carbon Nanotubes und ihre Wechselwirkung mit Schwermetallionen (Uranylionen)

Es wird allgemein davon ausgegangen, dass in Wissenschaft, Technologie, Medizin und täglichem Leben eine schnelle Zunahme der Anwendung von Engineered Nanoparticles (ENPs) bevorsteht. Gegenwärtig existiert noch relativ wenig Wissem über das Verhalten von ENPs in der aquatischen Umwelt. Unsere Untersuchungen hatten das Ziel, Informationen über das Verhalten von Carbon Nanotubes (CNTs) als potentiellen Trägern von Schadstoffen im Falle einer unbeabsichtigten Freisetzung von CNTs in die Umwelt zu gewinnen. Die Experimente zeigten, dass unbehandelte CNTs in wässriger Suspension wenig kolloidale Stabilität besitzen. Auch die Sorptionskapazität der unbehandelten CNTs für Uran(VI) ist gering. Die Oberflächenmodifizierung der CNTs durch Oberflächenoxidation mittels eines Gemischs aus konzentrierter HNO3 und konzentrierter H2SO4 erhöhte die kolloidale Stabilität in neutralem Wasser jedoch sehr stark. Außerdem stieg die Sorptionskapazität für Uran, welches als ein Beispiel für ein toxisches Schwermetall diente, stark an durch die Oberflächenbehandlung. Die Sorptionsdaten des Urans konnten am besten durch eine Langmuir-Adsorptionsisotherme gefittet werden. Der Anstieg der kolloidalen Stabilität und der Sorptionskapazität war zurückzuführen auf die Bildung von neuen funktionellen Gruppen auf der CNT-Oberfläche durch Oberflächenoxidation. Diese Gruppen (Carboxylgruppen) konnten durch FTIR-Spektroskopie auch detektiert werden. Ein anderer Weg, die kolloidale Stabilität der CNTs zu erhöhen war die Zugabe von kleinen Mengen an Huminsäure zu Suspensionen von unbehandelten CNTs.