Thermal oxidation profiling of single-walled carbon nanotubes

Chemistry of Materials

Volumn 17, Issue 26, 2005, Pages 6819-6834

  Landi, Brian J ^a,b   Cress, Cory D ^a,b   Evans, Chris M ^a   Raffaelle, Ryne P ^a,b  

^a ROCHESTER INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b Kate Gleason College of Engineering   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACID-REFLUXED SWNT SAMPLES; OXIDATIVE THERMAL TREATMENTS; RAW SOOT COMBUSTION; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE (SWNT); THERMAL OXIDATION PROFILING;

CARBON; CATALYSTS; COMBUSTION; OXIDATION; PYROLYSIS; RAMAN SPECTROSCOPY; THERMOGRAVIMETRIC ANALYSIS;

NANOTUBES;

EID: 30744476778     PISSN: 08974756     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm052002u     Document Type: Article

References (100)

1. Dai, H. Surf. Sci. 2002, 500, 218-241.
2. Popov, V. N. Mater. Sci. Eng., R 2004, 43, 61-102.
3. Raffaelle, R. P.; Landi, B. J.; Harris, J. D.; Bailey, S. G.; Hepp, A. F. Mater. Sci. Eng., B 2005, 116, 233-243.
4. Ando, T. Physica E 2004, 22, 656-661.
5. Avouris, P.; Appenzeller, J. Ind. Phys. 2004, 10, 18-21.
6. Lin, Y.; Taylor, S.; Li, H.; Fernando, K. A. S.; Qu, L.; Wang, W.; Gu, L.; Zhou, B.; Sun, Y.-P. J. Mater. Chem. 2004, 14, 527-541.
7. Landi, B. J.; Raffaelle, R. P.; Heben, M. J.; Alleman, J. L.; VanDerveer, W.; Gennett, T. Nano Lett. 2002, 2, 1329-1332.
8. Frackowiak, E.; Beguin, F. Carbon 2002, 40, 1775-1787.
9. Giles, J. Nature 2004, 432, 791.
10. Arepalli, S.; Holmes, W. A.; Nikolaev, P.; Hadjiev, V. G.; Scott, C. D. J. Nanosci. Nanotechnol. 2004, 4, 762-773.
11. Arepalli, S.; Nikolaev, P.; Gorelik, O.; Hadjiev, V. G.; Holmes, W.; Files, B.; Yowell, L. Carbon 2004, 42, 1783-1791.
12. Itkis, M. E.; Perea, D. E.; Jung, R.; Niyogi, S.; Haddon, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3439-3448.
13. Landi, B. J.; Ruf, H. J.; Evans, C. M.; Cress, C. D.; Raffaelle, R. P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9952-9965.
14. Dillon, A. C.; Gennett, T.; Parilla, P. A.; Alleman, J. L.; Jones, K. M. ; Heben, M. J. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2001, 633, A5.2.1-A5.2.6.
15. Dillon, A. C.; Yudasaka, M.; Dresselhaus, M. S. J. Nanosci. Nanotechnol. 2004, 4, 691-703.
16. Itkis, M. E.; Perea, D. E.; Niyogi, S.; Rickard, S. M.; Hamon, M. A.; Hu, H.; Zhao, B.; Haddon, R. C. Nano Lett. 2002, 3, 309.
17. Jost, O.; Gorbunov, A. A.; Pompe, W.; Pichler, T.; Friedlein, R.; Knupfer, M.; Reibold, M.; Bauer, H.-D.; Dunsch, L.; Golden, M. S.; Fink, J. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 2217-2219.
18. Kataura, H.; Kumazawa, Y.; Maniwa, Y.; Umezu, L; Suzuki, S.; Ohtsuka, Y. ; Achiba, Y. Synth. Met. 1999, 103, 2555-2558.
19. Lobach, A. S.; Spitsina, N. G.; Terekhov, S. V.; Obraztsova, E. D. Phys. Solid State 2002, 44, 475-477.
20. Ryabenko, A. G.; Dorofeeva, T. V.; Zvereva, G. I. Carbon 2004, 42, 1523.
21. Terekhov, S. V.; Obraztsova, E. D.; Lobach, A. S.; Konov, V. I. Appl. Phys. A 2002, 74, 393-396.
22. Bandow, S.; Rao, A. M.; Williams, K. A.; Thess, A.; Smalley, R. E.; Eklund, P. C. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8839-8842.
23. Dillon, A. C.; Gennett, T.; Jones, K. M.; Alleman, J. L.; Parilla, P. A. ; Heben, M. J. Adv. Mater. 1999, 11, 1354-1358.
24. Jeong, T.; Kim, W.-Y.; Hahn, Y.-B. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 18-22.
25. Shi, Z.; Lian, Y.; Liao, F.; Zhou, X.; Gu, Z.; Zhang, Y.; Iijima, S. Solid State Commun. 1999, 112, 35-37.
26. Zheng, B.; Li, Y.; Liu, J. Appl. Phys. A 2002, 74, 345-348.
27. Kingston, C. T.; Jakubek, Z. J.; Denommee, S.; Simard, B. Carbon 2004, 42, 1657-1664.
28. Huang, H.; Marie, J.; Kajiura, H.; Ata, M. Nano Lett. 2002, 2, 1117-1119.
29. Rinzler, A. G.; Liu, J.; Dai, H.; Nikolaev, P.; Huffman, C. B.; Rodriguez-Macias, F. J.; Boul, P. J.; Lu, A. H.; Heymann, D.; Colbert, D. T.; Lee, R. S.; Fischer, J. E.; Rao, A. M.; Eklund, P. C.; Smalley, R. E. Appl. Phys. A 1998, 67, 29-37.
30. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Jorio, A.; Souza Filho, A. G.; Saito, R. Carbon 2002, 40, 2043-2061.
31. Jorio, A.; Pimenta, M. A.; Souza Filho, A. G.; Saito, R.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. New J. Phys. 2003, 5, 139.1-139.17.
32. Saito, R.; Gruneis, A.; Samsonidze, G. G.; Brar, V. W.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S.; Jorio, A.; Cancado, L. G.; Fantini, C.; Pimenta, M. A.; Souza Filho, A. G. New J. Phys. 2003, 5, 157.1-157.15.
33. Pang, L. S. K.; Saxby, J. D.; Chatfield, S. P. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6941-6942.
34. Yang, C. M.; Kanoh, H.; Kaneko, K.; Yudasaka, M.; Iijima, S. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8994-8999.
35. Chiang, I. W.; Brinson, B. E.; Huang, A. Y.; Willis, P. A.; Bronikowski, M. J.; Margrave, J. L.; Smalley, R. E.; Hauge, R. H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 8297-8301.
36. Chiang, I. W.; Brinson, B. E.; Smalley, R. E.; Margrave, J. L.; Hauge, R. H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1157-1161.
37. Landi, B. J.; Ruf, H. J.; Worman, J. J.; Raffaelle, R. P. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17089-17095.
38. Lebedkin, S.; Schweiss, P.; Renker, B.; Malik, S.; Hennrich, F.; Neumaier, M.; Stoermer, C.; Kappes, M. M. Carbon 2002, 40, 417-423.
39. Moon, J.-M.; An, K. H.; Lee, Y. H.; Park, Y. S.; Bae, D. J.; Park, G.-S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5677-5681.
40. Harutyunyan, A. R.; Pradhan, B. K.; Chang, J.; Chen, G.; Eklund, P. C. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8671-8675.
41. Lian, Y.; Maeda, Y.; Wakahara, T.; Akasaka, T.; Kazaoui, S.; Minami, N.; Shimizu, T.; Choi, N.; Tokumoto, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8848-8854.
42. Furtado, C. A.; Kim, U. J.; Gutierrez, H. R.; Pan, L.; Dickey, E. C.; Eklund, P. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6095-6105.
43. Xu, Y.-Q.; Peng, H.; Hauge, R. H.; Smalley, R. E. Nano Lett. 2005, 5, 163-168.
44. Chattopadhyay, D.; Galeska, I.; Papadimitrakopoulos, F. Carbon 2002, 40, 985-988.
45. Chiang, I. W.; Brinson, B. E.; Huang, A. Y.; Willis, P. A.; Bronikowski, M. J.; Margrave, J. L.; Smalley, R. E.; Hauge, R. H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 8297-8301.
46. Zhang, M.; Yudasaka, M.; Koshio, A.; Iijima, S. Chem. Phys. Lett. 2001, 349, 25-30.
47. Zhang, M.; Yudasaka, M.; Koshio, A.; Iijima, S. Chem. Phys. Lett. 2002, 364, 420-426.
48. Smith, M. R., Jr.; Hedges, S. W.; LaCount, R.; Kern, D.; Shah, N.; Huffman, G. P.; Bockrath, B. Carbon 2003, 41, 1221-1230.
49. Li, H.; Feng, L.; Guan, L.; Shi, Z.; Gu, Z. Solid State Commun. 2004, 132, 219-224.
50. Mizoguti, E.; Nihey, F.; Yudasaka, M.; Iijima, S.; Ichihashi, T.; Nakamura, K. Chem. Phys. Lett. 2000, 321, 297-301.
51. Murakami, Y.; Miyauchi, Y.; Chiashi, S.; Maruyama, S. Chem. Phys. Lett. 2003, 374, 53-58.
52. Hu, H.; Zhao, B.; Itkis, M. E.; Haddon, R. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 13838-13842.
53. Shi, Z.; Lian, Y.; Liao, F. H.; Zhou, X.; Gu, Z.; Zhang, Y.; Iijima, S.; Li, H.; Yue, K. T.; Zhang, S.-L. J. Phys. Chem. Solids 2000, 61, 1031-1036.
54. Zimmerman, J. L.; Bradley, R. K.; Huffman, C. B.; Hauge, R. H.; Margrave, J. L. Chem. Mater. 2000, 12, 1361-1366.
55. Zhou, W.; Ooi, Y. H.; Russo, R.; Papanek, P.; Luzzi, D. E.; Fischer, J. E.; Bronikowski, M. J.; Willis, P. A.; Smalley, R. E. Chem. Phys. Lett. 2001, 350, 6-14.
56. Cinke, M.; Li, J.; Chen, B.; Cassell, A.; Delzeit, L.; Han, J.; Meyyappan, M. Chem. Phys. Lett. 2002, 365, 69-74.
57. Nagasawa, S.; Yudasaka, M.; Hirahara, K.; Ichihashi, T.; Iijima, S. Chem. Phys. Lett. 2000, 328, 374-380.
58. Strong, K. L.; Anderson, D. P.; Lafdi, K.; Kuhn, J. N. Carbon 2003, 41, 1477-1488.
59. Dailly, A.; Yim, J. W. L.; Ahn, C. C.; Miura, E.; Yazami, R.; Fultz, B. Appl. Phys. A 2005, 80, 717-722.
60. Gajewski, S.; Maneck, H.-E.; Knoll, U.; Neubert, D.; Dorfel, I.; Mach, R.; Straub, B.; Friedrich, J. F. Diamond Relat. Mater. 2003, 12, 816-820.
61. Sen, R.; Rickard, S. M.; Itkis, M. E.; Haddon, R. C. Chem. Mater. 2003, 15, 4273-4279.
62. Shen, K.; Curran, S.; Xu, H.; Rogelj, S.; Jiang, Y.; Dewald, J.; Pietrass, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4455-4463.
63. Tohji, K.; Takahashi, H.; Shinoda, Y.; Shimizu, N.; Jeyadevan, B.; Matsuoka, I.; Saito, Y.; Kasuya, A.; Ito, S.; Nishina, Y. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1974-1978.
64. Zhou, O.; Shimoda, H.; Gao, B.; Oh, S.; Fleming, L.; Yue, G. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1045-1053.
65. Borowiak-Palen, E.; Liu, X.; Pichler, T.; Knupfer, M.; Graff, A.; Fink, J.; Kalenczuk, R. J.; Jost, O.; Pompe, W. AIP Conf. Proc. 2002, 633, 341-344.
66. Bendjemil, B.; Borowiak-Palen, E.; Graff, A.; Pichler, T.; Guerioune, M. ; Fink, J.; Knupfer, M. Appl. Phys. A 2004, 778, 311-314.
67. Jeong, T.; Kim, W.-Y.; Hahn, Y.-B. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 18-22.
68. Coleman, J. N.; O'Brien, D. F.; in het Panhuis, M.; Dalton, A. B.; McCarthy, B.; Barklie, R. C.; Blau, W. J. Synth. Met. 2001, 121, 1229-1230.
69. Nepal, D.; Kim, D. S.; Geckeler, K. E. Carbon 2005, 43, 660-662.
70. Min, Y. S.; Bae, E. J.; Park, W. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8300-8301.
71. Hu, H.; Yu, A.; Kim, E.; Zhao, B.; Itkis, M. E.; Bekyarova, E.; Haddon, R. C. J. Phys. Chem. B 2005, 190, 11520-11524.
72. Itkis, M. E.; Perea, D. E.; Niyogi, S.; Love, J.; Tang, J.; Yu, A.; Kang, C.; Jung, R.; Haddon, R. C. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12770-12775.
73. Kataura, H.; Kumazawa, Y.; Maniwa, Y.; Umezu, I.; Suzuki, S.; Ohtsuka, Y.; Achiba, Y. Synth. Met. 1999, 103, 2555-2558.
74. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements; Pergamon Press Ltd.: New York, 1984.
75. Bower, C.; Kleinhammes, A.; Wu, Y.; Zhou, O. Chem. Phys. Lett. 1998, 288, 481-486.
76. Martinez, M. T.; Callejas, M. A.; Benito, A. M.; Cochet, M.; Seeger, T.; Anson, A.; Schreiber, J.; Gordon, C.; Marhic, C.; Chauvet, O.; Maser, W. K. Nanotechnology 2003, 14, 691-695.
77. Monthioux, M.; Smith, B. W.; Burteaux, B.; Claye, A.; Fischer, J. E.; Luzzi, D. E. Carbon 2001, 39, 1251-1272.
78. Hennrich, F.; Wellmann, R.; Malik, S.; Lebedkin, S.; Kappes, M. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 178-183.
79. Rao, A. M.; Chen, J.; Richter, E.; Schlecht, U.; Eklund, P. C.; Haddon, R. C.; Venkateswaran, U. D.; Kwon, Y.-K.; Tomanek, D. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3895-3898.
80. Dillon, A. C.; Parilla, P. A.; Alleman, J. L.; Gennett, T.; Jones, K. M. ; Heben, M. J. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 522-528.
81. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Jorio, A.; Souza Filho, A. G.; Saito, R. Carbon 2002, 40, 2043-4061.
82. Jorio, A.; Pimenta, M. A.; Souza Filho, A. G.; Saito, R.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. New J. Phys. 2003, 5, 139.1-139.17.
83. Brown, S. D. M.; Jorio, A.; Corio, P.; Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Saito, R.; Kneipp, K. Phys. Rev. B 2001, 63, 155414.
84. Rao, A. M.; Eklund, P. C.; Bandow, S.; Thess, A.; Smalley, R. E. Nature 1997, 388, 257-259.
85. Souza Filho, A. G.; Jorio, A.; Swan, A. K.; Unlu, M. S.; Goldberg, B. B. ; Saito, R.; Hafner, J. H.; Lieber, C. M.; Pimenta, M. A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Phys. Rev. B 2002, 65, 085417.
86. Zhang, X.; Sreekumar, T. V.; Liu, T.; Kumar, S. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16435-16440.
87. Zhou, W.; Vavro, J.; Nemes, N. M.; Fischer, J. E.; Borondics, F.; Kamaras, K.; Tanner, D. B. Phys. Rev. B 2005, 71, 205423.
88. It should be noted that analysis of raw soot actually has the underlying oxidation of metal-catalyst impurities convolved with the carbonaceous material oxidation. Since the extent of metal-catalyst oxidation is varying throughout the decomposition range, subtraction by the total residue value will estimate the total effects of metal oxidation on any weight change increase. Therefore, this assumption will underestimate the value of A until the temperature at which equivalent metal oxidation has occurred with the residue value. However, this correction factor is still less at any given point than the experimental uncertainty of 2.5% established for the current TOP technique.
89. Kinoshita, K. In Carbon: Electrochemical and Physicochemical Properties; John Wiley & Sons: New York, 1988; pp 174-195.
90. Stanmore, B. R.; Brilhac, J. F.; Gilot, P. Carbon 2001, 39, 2247-2268.
91. Handbook of Chemistry and Physics, 71st ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1990.
92. Lowry, T. H.; Richardson, K. S. In Mechanism and Theory in Organic Chemistry, 3rd ed.; Harper & Row Publishers: New York, 1987; pp 212-214.
93. Alvarez, W. E.; Kitiyanan, B.; Borgna, A.; Resasco, D. E. Carbon 2001, 39, 547-558.
94. Ajayan, P. M.; Terrones, M.; de la Guardia, A.; Huc, V.; Grobert, N.; Wei, B. Q.; Lezec, H.; Ramanath, G.; Ebbesen, T. W. Science 2002, 296, 705.
95. Bockrath, B.; Johnson, J. K.; Sholl, D. S.; Howard, B.; Matranga, C.; Shi, W.; Sorescu, D.; Ajayan, P. M.; Ramanath, G.; Terrones, M.; Ebbesen, T. W. Science 2002, 297, 192-193.
96. Sadana, A. K.; Liang, F.; Brinson, B. E.; Arepalli, S.; Farhat, S.; Hauge, R. H.; Smalley, R. E.; Billups, W. E. J. Phys. Chem. B 1005, 109, 4416-4418.
97. Itkis, M. E.; Niyogi, S.; Meng, M. E.; Hamon, M. A.; Hu, H.; Haddon, R. C. Nano Lett. 2002, 2, 155-159.
98. Bendiab, N.; Almairac, R.; Paillet, M.; Sauvajol, J.-L. Chem. Phys. Lett. 2003, 372, 210-215.
99. Zhou, W.; Heiney, P. A.; Fan, H.; Smalley, R. E.; Fischer, J. E. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1640-1641.
100. Illekova, E.; Csomorova, K. J. Therm. Anal. Calorim. 2005, 80, 103-108.