Understanding the Dispersive Action of Nanocellulose for Carbon Nanomaterials

Nano Letters

Volumn 17, Issue 3, 2017, Pages 1439-1447

  Hajian, Alireza ^a   Lindström, Stefan B ^b   Pettersson, Torbjörn ^a   Hamedi, Mahiar M ^a   Wågberg, Lars ^a  

^a ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Sweden)

^b LINKÖPING UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

carbon nanotubes; conductivity; counterions; graphene; interaction; Nanocellulose; surface charge

Indexed keywords

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CARBON NANOTUBES; DISPERSIONS; ELECTRIC CONDUCTIVITY; GRAPHENE; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOTUBES; SURFACE CHARGE; YARN;

CHEMICAL FUNCTIONALIZATION; COLLOIDAL CHARACTERIZATION; COLLOIDAL PROBE ATOMIC FORCE MICROSCOPIES; COUNTERIONS; ELECTROSTATIC STABILIZATION; HIGH ELECTRICAL CONDUCTIVITY; INTERACTION; NANO-CELLULOSE;

CELLULOSE;

EID: 85014970890     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04405     Document Type: Article

References (69)

1. Moon, R. J.; Martini, A.; Nairn, J.; Simonsen, J.; Youngblood, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40 ( 7 ) 3941-3994 10.1039/c0cs00108b
2. Klemm, D.; Kramer, F.; Moritz, S.; Lindström, T.; Ankerfors, M.; Gray, D.; Dorris, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50 ( 24 ) 5438-5466 10.1002/anie.201001273
3. Habibi, Y.; Lucia, L. A.; Rojas, O. J. Chem. Rev. 2010, 110 ( 6 ) 3479-3500 10.1021/cr900339w
4. Berglund, L. A.; Peijs, T. MRS Bull. 2010, 35 ( 03 ) 201-207 10.1557/mrs2010.652
5. Iwamoto, S.; Kai, W.; Isogai, A.; Iwata, T. Biomacromolecules 2009, 10 ( 9 ) 2571-2576 10.1021/bm900520n
6. Sehaqui, H.; Zhou, Q.; Ikkala, O.; Berglund, L. A. Biomacromolecules 2011, 12 ( 10 ) 3638-3644 10.1021/bm2008907
7. Cervin, N. T.; Aulin, C.; Larsson, P. T.; Wågberg, L. Cellulose 2012, 19 ( 2 ) 401-410 10.1007/s10570-011-9629-5
8. Pääkkö, M.; Vapaavuori, J.; Silvennoinen, R.; Kosonen, H.; Ankerfors, M.; Lindström, T.; Berglund, L. A.; Ikkala, O. Soft Matter 2008, 4 ( 12 ) 2492-2499 10.1039/b810371b
9. Ngo, Y. H.; Li, D.; Simon, G. P.; Garnier, G. Adv. Colloid Interface Sci. 2011, 163 ( 1 ) 23-38 10.1016/j.cis.2011.01.004
10. Lee, K.-Y.; Aitomäki, Y.; Berglund, L. A.; Oksman, K.; Bismarck, A. Compos. Sci. Technol. 2014, 105, 15-27 10.1016/j.compscitech.2014.08.032
11. Wågberg, L.; Decher, G.; Norgren, M.; Lindström, T.; Ankerfors, M.; Axnäs, K. Langmuir 2008, 24 ( 3 ) 784-795 10.1021/la702481v
12. Liimatainen, H.; Ezekiel, N.; Sliz, R.; Ohenoja, K.; Sirviö, J. A.; Berglund, L.; Hormi, O.; Niinimäki, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5 ( 24 ) 13412-13418 10.1021/am4043273
13. Shi, Z.; Phillips, G. O.; Yang, G. Nanoscale 2013, 5 ( 8 ) 3194-3201 10.1039/c3nr00408b
14. Fang, Z.; Zhu, H.; Yuan, Y.; Ha, D.; Zhu, S.; Preston, C.; Chen, Q.; Li, Y.; Han, X.; Lee, S. Nano Lett. 2014, 14 ( 2 ) 765-773 10.1021/nl404101p
15. Hu, L.; Zheng, G.; Yao, J.; Liu, N.; Weil, B.; Eskilsson, M.; Karabulut, E.; Ruan, Z.; Fan, S.; Bloking, J. T. Energy Environ. Sci. 2013, 6 ( 2 ) 513-518 10.1039/C2EE23635D
16. Zhu, H.; Fang, Z.; Preston, C.; Li, Y.; Hu, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7 ( 1 ) 269-287 10.1039/C3EE43024C
17. Yang, H.; Tejado, A.; Alam, N.; Antal, M.; van de Ven, T. G. Langmuir 2012, 28 ( 20 ) 7834-7842 10.1021/la2049663
18. Fall, A. B.; Lindström, S. B.; Sundman, O.; Ödberg, L.; Wågberg, L. Langmuir 2011, 27 ( 18 ) 11332-11338 10.1021/la201947x
19. Hammond, P. T. Adv. Mater. 2004, 16 ( 15 ) 1271-1293 10.1002/adma.200400760
20. Malho, J.-M.; Laaksonen, P. i.; Walther, A.; Ikkala, O.; Linder, M. B. Biomacromolecules 2012, 13 ( 4 ) 1093-1099 10.1021/bm2018189
21. Dai, L.; Chang, D. W.; Baek, J. B.; Lu, W. Small 2012, 8 ( 8 ) 1130-1166 10.1002/smll.201101594
22. Jariwala, D.; Sangwan, V. K.; Lauhon, L. J.; Marks, T. J.; Hersam, M. C. Chem. Soc. Rev. 2013, 42 ( 7 ) 2824-2860 10.1039/C2CS35335K
23. Baughman, R. H.; Zakhidov, A. A.; de Heer, W. A. Science 2002, 297 ( 5582 ) 787-792 10.1126/science.1060928
24. Al-Hamadani, Y. A.; Chu, K. H.; Son, A.; Heo, J.; Her, N.; Jang, M.; Park, C. M.; Yoon, Y. Sep. Purif. Technol. 2015, 156, 861-874 10.1016/j.seppur.2015.11.002
25. Bandyopadhyaya, R.; Nativ-Roth, E.; Regev, O.; Yerushalmi-Rozen, R. Nano Lett. 2002, 2 ( 1 ) 25-28 10.1021/nl010065f
26. Hersam, M. C. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 ( 7 ) 387-394 10.1038/nnano.2008.135
27. Islam, M.; Rojas, E.; Bergey, D.; Johnson, A.; Yodh, A. Nano Lett. 2003, 3 ( 2 ) 269-273 10.1021/nl025924u
28. Hirsch, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41 ( 11 ) 1853-1859 10.1002/1521-3773(20020603)41:11<1853::AID-ANIE1853>3.0.CO;2-N
29. Vaisman, L.; Wagner, H. D.; Marom, G. Adv. Colloid Interface Sci. 2006, 128-130, 37-46 10.1016/j.cis.2006.11.007
30. Ajayan, P. M.; Tour, J. M. Nature 2007, 447 ( 7148 ) 1066-1068 10.1038/4471066a
31. Hamedi, M. M.; Hajian, A.; Fall, A. B.; Hakansson, K.; Salajkova, M.; Lundell, F.; Wagberg, L.; Berglund, L. A. ACS Nano 2014, 8 ( 3 ) 2467-2476 10.1021/nn4060368
32. Olivier, C.; Moreau, C. l.; Bertoncini, P.; Bizot, H.; Chauvet, O.; Cathala, B. Langmuir 2012, 28 ( 34 ) 12463-12471 10.1021/la302077a
33. Mougel, J.-B.; Adda, C.; Bertoncini, P.; Capron, I.; Cathala, B.; Chauvet, O. J. Phys. Chem. C 2016, 120 ( 39 ) 22694-22701 10.1021/acs.jpcc.6b07289
34. Zheng, M.; Jagota, A.; Semke, E. D.; Diner, B. A.; McLean, R. S.; Lustig, S. R.; Richardson, R. E.; Tassi, N. G. Nat. Mater. 2003, 2 ( 5 ) 338-342 10.1038/nmat877
35. Tang, Z.; Kotov, N. A. Adv. Mater. 2005, 17 ( 8 ) 951-962 10.1002/adma.200401593
36. Kohlmeyer, R. R.; Lor, M.; Deng, J.; Liu, H.; Chen, J. Carbon 2011, 49 ( 7 ) 2352-2361 10.1016/j.carbon.2011.02.001
37. Olsson, R. T.; Samir, M. A.; Salazar-Alvarez, G.; Belova, L.; Ström, V.; Berglund, L. A.; Ikkala, O.; Nogues, J.; Gedde, U. W. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 ( 8 ) 584-588 10.1038/nnano.2010.155
38. Nyström, G.; Marais, A.; Karabulut, E.; Wågberg, L.; Cui, Y.; Hamedi, M. M. Nat. Commun. 2015, 6, 7259 10.1038/ncomms8259
39. Khan, M. S.; Thouas, G.; Shen, W.; Whyte, G.; Garnier, G. Anal. Chem. 2010, 82 ( 10 ) 4158-4164 10.1021/ac100341n
40. Ducker, W. A.; Senden, T. J.; Pashley, R. M. Nature 1991, 353 ( 6341 ) 239-241 10.1038/353239a0
41. Saito, T.; Kimura, S.; Nishiyama, Y.; Isogai, A. Biomacromolecules 2007, 8 ( 8 ) 2485-2491 10.1021/bm0703970
42. Eichhorn, S. J. Soft Matter 2011, 7 ( 2 ) 303-315 10.1039/C0SM00142B
43. Cantor, C. R.; Schimmel, P. R. Techniques for the Study of Biological Structure and Function; WH Freeman: San Francisco, CA, 1980.
44. Sugiyama, J.; Vuong, R.; Chanzy, H. Macromolecules 1991, 24 ( 14 ) 4168-4175 10.1021/ma00014a033
45. Bekyarova, E.; Itkis, M. E.; Cabrera, N.; Zhao, B.; Yu, A.; Gao, J.; Haddon, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 ( 16 ) 5990-5995 10.1021/ja043153l
46. Pettersson, T.; Nordgren, N.; Rutland, M. W.; Feiler, A. Rev. Sci. Instrum. 2007, 78 ( 9 ) 093702 10.1063/1.2779215
47. Thormann, E.; Pettersson, T.; Claesson, P. M. Rev. Sci. Instrum. 2009, 80 ( 9 ) 093701 10.1063/1.3194048
48. Butt, H.-J.; Cappella, B.; Kappl, M. Surf. Sci. Rep. 2005, 59 ( 1 ) 1-152 10.1016/j.surfrep.2005.08.003
49. Kosynkin, D. V.; Higginbotham, A. L.; Sinitskii, A.; Lomeda, J. R.; Dimiev, A.; Price, B. K.; Tour, J. M. Nature 2009, 458 ( 7240 ) 872-876 10.1038/nature07872
50. Karabulut, E.; Wågberg, L. Soft Matter 2011, 7 ( 7 ) 3467-3474 10.1039/c0sm01355b
51. Huang, Y. Y.; Terentjev, E. M. Polymers 2012, 4 ( 1 ) 275-295 10.3390/polym4010275
52. Bratko, D.; Jönsson, B.; Wennerström, H. Chem. Phys. Lett. 1986, 128 ( 5 ) 449-454 10.1016/0009-2614(86)80652-2
53. Ninham, B. W.; Nostro, P. L. Molecular Forces and Self Assembly: In Colloid, Nano Sciences and Biology; Cambridge University Press: Cambridge, U.K., 2010.
54. Oosawa, F. Polyelectrolytes; Marcel Dekker: New York, 1971.
55. Silvera Batista, C. A. S.; Larson, R. G.; Kotov, N. A. Science 2015, 350 ( 6257 ) 1242477 10.1126/science.1242477
56. De Volder, M. F.; Tawfick, S. H.; Baughman, R. H.; Hart, A. J. Science 2013, 339 ( 6119 ) 535-539 10.1126/science.1222453
57. Park, S.; An, J.; Jung, I.; Piner, R. D.; An, S. J.; Li, X.; Velamakanni, A.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2009, 9 ( 4 ) 1593-1597 10.1021/nl803798y
58. Hernandez, Y.; Nicolosi, V.; Lotya, M.; Blighe, F. M.; Sun, Z.; De, S.; McGovern, I.; Holland, B.; Byrne, M.; Gun’Ko, Y. K. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 ( 9 ) 563-568 10.1038/nnano.2008.215
59. Robinson, J. T.; Perkins, F. K.; Snow, E. S.; Wei, Z.; Sheehan, P. E. Nano Lett. 2008, 8 ( 10 ) 3137-3140 10.1021/nl8013007
60. Botas, C.; Álvarez, P.; Blanco, P.; Granda, M.; Blanco, C.; Santamaría, R.; Romasanta, L. J.; Verdejo, R.; López-Manchado, M. A.; Menéndez, R. Carbon 2013, 65, 156-164 10.1016/j.carbon.2013.08.009
61. Sun, X.; Sun, H.; Li, H.; Peng, H. Adv. Mater. 2013, 25 ( 37 ) 5153-5176 10.1002/adma.201301926
62. Bauhofer, W.; Kovacs, J. Z. Compos. Sci. Technol. 2009, 69 ( 10 ) 1486-1498 10.1016/j.compscitech.2008.06.018
63. Wang, M.; Anoshkin, I. V.; Nasibulin, A. G.; Korhonen, J. T.; Seitsonen, J.; Pere, J.; Kauppinen, E. I.; Ras, R. H.; Ikkala, O. Adv. Mater. 2013, 25 ( 17 ) 2428-2432 10.1002/adma.201300256
64. Hamedi, M.; Karabulut, E.; Marais, A.; Herland, A.; Nyström, G.; Wågberg, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52 ( 46 ) 12038-12042 10.1002/anie.201305137
65. Snow, E.; Novak, J.; Campbell, P.; Park, D. Appl. Phys. Lett. 2003, 82 ( 13 ) 2145-2147 10.1063/1.1564291
66. Lipomi, D. J.; Vosgueritchian, M.; Tee, B. C.; Hellstrom, S. L.; Lee, J. A.; Fox, C. H.; Bao, Z. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 ( 12 ) 788-792 10.1038/nnano.2011.184
67. Baughman, R. H.; Cui, C.; Zakhidov, A. A.; Iqbal, Z.; Barisci, J. N.; Spinks, G. M.; Wallace, G. G.; Mazzoldi, A.; De Rossi, D.; Rinzler, A. G. Science 1999, 284 ( 5418 ) 1340-1344 10.1126/science.284.5418.1340
68. Krogman, K.; Zacharia, N.; Schroeder, S.; Hammond, P. Langmuir 2007, 23 ( 6 ) 3137-3141 10.1021/la063085b
69. Mamedov, A. A.; Kotov, N. A.; Prato, M.; Guldi, D. M.; Wicksted, J. P.; Hirsch, A. Nat. Mater. 2002, 1 ( 3 ) 190-194 10.1038/nmat747