Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are functionalized with copper hexacyanoferrate (CuHCF) nanoparticles to prepare solid substrates for sorption of cesium ions (Cs+) from liquid outflows. The high mechanical resistance and large electrical conductivity of SWCNTs are associated with the ability of CuHCF nanoparticles to selectively complex Cs+ ions in order to achieve membrane-like buckypapers presenting high loading capacity of cesium. The materials are thoroughly characterized using electron microscopy, Raman scattering, X-ray photoelectron spectroscopy and thermogravimetric analyses. Cs sorption isotherms are plotted after having measured the Cs+ concentration by liquid phase ionic chromatography in the solution before and after exposure to the materials. It is found that the total sorption capacity of the material reaches 230 mg g1, and that about one third of the sorbed Cs (80 mg g1) is selectively complexed in the CuHCF nanoparticles grafted on SWCNTs. The quantification of Cs+ ions on different sorption sites is made for the first time, and the high sorption rates open interesting outlooks in the integration of such materials in devices for the controlled sorption and desorption of these ions.

L’encapsulation de molécules pi-conjuguées dans la cavité de nanotubes de carbone monofeuillets permet l’élaboration de nano-systèmes hybrides aux propriétés optoélectroniques modulables. Cette étude concerne le confinement de quaterthiophene dans des nanotubes de différents diamètres. Les interactions physiques entre les chromophores confinées et les nanotubes hôtes sont étudiées par spectroscopies de photoluminescence (PL) et de diffusion Raman. Les mesures de PL montrent une amélioration importante de l'intensité de photoluminescence (facteur 5) pour les nanotubes de faibles diamètres (0.9 nm). Les modes Raman haute fréquence (bande G autour de 1600 cm-1) des systèmes hybrides présentent une baisse d'intensité associée à des modifications de profil et de position. Ces différents comportements sont compatibles avec un transfert d'électrons de la molécule vers le nanotube. De plus, proche de l’énergie d’absorption de la molécule confinée, les effets sur la bande G sont amplifiés, suggérant fortement un transfert d'électrons photo-induit. Enfin, le profil Breit-Wigner-Fano (caractéristique du couplage électron-phonon dans les nanotubes métalliques) de la bande G est fortement affecté pour les nanotubes métalliques fonctionnalisés en surface, ce qui traduit un affaiblissement du couplage électron-phonon. Après encapsulation du quaterthiophene, ce profil particulier est retrouvé, ce qui suggère fortement un renforcement du couplage. Ainsi, le confinement de molécules pi-conjuguées dans les nanotubes de carbone permet de déplacer le niveau de Fermi du nanotube et, par conséquent, de moduler les propriétés opto-électroniques.

Nous discutons les signatures Raman de nanotubes de carbone monofeuillets (single-wall carbon nanotubes,SWNT) et de feuillets de graphène monofeuillets (single layer graphene, SLG) dispersés dans l’eau (fig. 1) et leurorigine physique. Les encres de SWNT sont stabilisées avec des tensio-actifs. Les études optiques dans le procheinfrarouge permettent de mesurer simultanément le signal Raman et le signal de photoluminescence caractéristiquedes nanotubes dispersés à l’échelle individuelle (fig. 2, gauche). Le signal de PL est sensible à l’environnementdiélectrique des nanotubes et permet d’étudier les interactions avec le tensio-actif [1]. A fortes concentrations, lesSWNT forment des phases cristal liquide et l’étude de la polarisation des signaux Raman/PL conduit à la mesure du paramètre d’ordre orientationnel [2]. Les encres de SWNT peuvent être déposées par jet d’encre, les textures des dépôts et leur conductivité électrique dépendent de la concentration des encres [3].
Des encres de graphène SLG, baptisées ‘‘eau de graphène’’ peuvent être préparées sans tensioactif en dispersant despolyélectrolytes de SLG dans de l’eau dégazée [4]. Les signatures Raman des SLG dispersées dans l’eau sontvoisines de celles des SLG suspendues dans l’air (fig. 2), avec des décalages modérés des bandes principales quisont discutées en terme de dopage et de contraintes mécaniques [5]. Les défauts ponctuels observés sur les SLG dispersées dans l’eau peuvent être facilement éliminés par un recuit des dépôts à 800°C.
References
[1] F. Torres-Cañas et al, J. Phys. Chem. C 119 (2015), pp. 703-709
[2] C. Zamora-Ledezma et al, J. Phys. Chem. C 115 (2011), pp. 3272-3278
[3] F. Torres-Cañas et al, Mat. Res. Exp. 4 (2016)
[4] G. Bepete et al, Nature Chem. 9 (2016), pp. 347-352
[5] G. Bepete et al, J. Phys. Chem. C 120 (2016), pp. 28204-28214

Most of the potential applications in carbon nanotubes and graphene-based composites require suitable methods for making aligned assemblies on a large scale. Liquid crystal ordering is an opportunity to develop such materials and applications [1]. In this talk, we will present a review of our recent results in the preparation and characterization of lyotropic liquid crystals based on concentrated aqueous suspensions, stabilized by surfactants, of single-walled carbon nanotubes (SWNT) or reduced graphene oxide (RGO). In the first part we will focus on anisotropic conductive films, which are prepared by shearing and drying the LC. In particular, we will show how the electrical conductivity anisotropy increases with the orientational order parameter of the nematic liquid crystal. The order parameter can be tuned by controlling the length and entanglement of the nanotubes [1-2]. In the second part we present recent results on the morphology and anisotropy of thin conductive lines of SWCNT, inkjet-printed. Its Their morphology can be tuned from rail track to quasi-continuous lines by increasing nanotube concentration and drop density. The average order parameter is in the range 0.2–0.4 for all samples. The electrical resistivity is larger for rail tracks with respect to continuous layers, due to large amounts of electrical dead-ends in and between the inner edges of rail tracks [4]. Finally we will present how to prepare water-based Graphene Oxide (GO), and Reduced Graphene Oxide (RGO) liquid crystals stabilized by surfactant molecules. We will discuss their structural and thermodynamic characterizations, which provide indirect but statistical information on the organizations and dimensions of the graphene flakes [1-3].
1. C. Zakri et al, Phil. Trans. R. Soc. A. 371 (2013) 201204995(15)
2. Zamora-Ledezma, C. et al. J. Phys. Chem. Lett., 3 (17), pp 2425–2430 (2012)
3. Yuan J. et al. Nat. Commun. 6:8700 doi: 10.1038/ncomms9700 (2015).
4. F. Torres-Canas et al, Mater. Res. Express. DOI: 10.1088/2053-1591/aa5687 (2017)

Des solutions colloïdales sont assez facilement obtenues à partir de nanoparticules de carbone (nanotubes ou dérivés du graphène) dispersées dans l’eau [1]. L’obtention de mésophases nécessite cependant un soin expérimental dans le tri des nanoparticules et dans la qualité des dispersions. La persistance de fortes interactions attractives et d’agrégats dans une solution peuvent en effet déstabiliser lentement ces phases ou au mieux modifier fortement leurs propriétés visco-élastiques. Depuis plusieurs années, nous étudions comment obtenir à partir de ces solutions, des films et couches minces de propriétés variables en contrôlant les conditions de préparation et de dépôts (orientation des particules, texturation).
Dans ce travail, nous décrirons comment créer et stabiliser des textures périodiques de grande échelle dans des phases nématiques d’oxyde de graphène (voir fig.1). Ces textures ont été caractérisées en microscopie optique et électronique et nous discuterons de leur origine et de leur stabilité.
Références:
[1] C. Zakri, et al. Phil. Trans. R. Soc. A., , 2013, 371, 20120499.

Ionic transport through single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) is promising for many applications but remains both experimentally challenging and highly debated. Here we report ionic current measurements through microfluidic devices containing one or several SWCNTs of diameter of 1.2 to 2 nm unexpectedly showing a linear or a voltage-activated I-V dependence. Transition from an activated to a linear behavior, and stochastic fluctuations between different current levels were notably observed. For linear devices, the high conductance confirmed with different chloride salts indicates that the nanotube/water interface exhibits both a high surface charge density and flow slippage, in agreement with previous reports. In addition, the sublinear dependence of the conductance on the salt concentration points toward a charge-regulation mechanism. Theoretical modelling and computer simulations show that the voltage-activated behavior can be accounted for by the presence of local energy barriers along or at the ends of the nanotube. Raman spectroscopy reveals strain fluctuations along the tubes induced by the polymer matrix but displays insufficient doping or variations of doping to account for the apparent surface charge density and energy barriers revealed by ion transport measurements. Finally, experimental evidence points toward environment-sensitive chemical moieties at the nanotube mouths as being responsible for the energy barriers causing the activated transport of ions through SWCNTs within this diameter range.

Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are functionalized with copper hexacyanoferrate (CuHCF) nanoparticles and therefore constitutes promising solid substrates for the sorption of Cs+ ions from liquid effluents. The high mechanical resistance and large electrical conductivity of SWCNTs are associated to the ability of CuHCF nanoparticles to selectively complex Cs+ ions in order to achieve membrane-like buckypapers presenting high loading capacity of cesium. The materials are thoroughly characterized using electron microscopy, Raman scattering, X-ray photoelectron spectroscopy and thermogravimetric analyses. Cs sorption isotherms are plotted after liquid phase ionic chromatography of the Cs solutions before and after exposure to the materials. It is found that the total sorption capacity of the material reaches 230 mg.g-1, and that one third of the sorbed Cs (80 mg.g-1) is selectively complexed in the CuHCF nanoparticles grafted on SWCNTs. These high values open interesting perspectives in the integration of such materials in electrically driven devices for the controlled sorption and desorption of these ions.