We provide the first direct evidence that highly purified single-walled carbon nanotubes (SWNTs) exhibit strong antimicrobial activity. By using a pristine SWNT with a narrow diameter distribution, we demonstrate that cell membrane damage resulting from direct contact with SWNT aggregates is the likely mechanism leading to bacterial cell death. This finding may be useful in the application of SWNTs as building blocks for antimicrobial materials.

Palladium-based catalysts are widely applied in exhaust catalytic converter and catalytic combustion systems. The mechanism for methane oxidation on a Pd-based catalyst is complex. Catalyst activity is influenced by variations in the process pressure and temperature, by the gas mixture composition, by the type of support and various additives, and by pretreatment under reducing or oxidizing atmospheres. In this paper, we review the literature on supported Pd catalysts for combustion of methane. The mechanisms involved are discussed taking into consideration the oxidation/reduction mechanisms for supported palladium, poisoning, restructuring, the form of oxygen on the surface, methane activation over Pd and PdO phases, and transient behavior. Our review helps explain the array of experimental results reported in the literature.

Two critical steps towards soot production in combustors are the decomposition of the fuel and the subsequent formation of aromatic hydrocarbons with one to three benzenoid rings. Traditionally, flame studies of these processes have used small hydrocarbons such as methane, ethylene, and acetylene as the fuel. However, recent research, which is reviewed in this article, has begun to close the ‘gap’ between these small hydrocarbons and the larger, more complex hydrocarbons that constitute all liquid combustion fuels.

Abstract Catalysis and combustion have long been linked. In fact, the science of catalysis stems from Davy's discovery [1] that platinum wires could promote the flameless combustion of flammable fuel-air mixtures. Today, catalysis is a mainstay of our modern chemical industry. Oxidation catalysts are used not only for the complete oxidation of fuels to carbon dioxide and water, as in radiant catalytic tent heaters and fume abatement devices, but also for the selective partial oxidation of hydrocarbons or other “fuels” to produce basic chemicals such as ethylene oxide (from ethylene), terephthalic acid (from p-xylene), and nitric acid (from ammonia). However, despite the long-known capability of catalysts to oxidize hydrocarbons without significant production of carbon monoxide, soot, or thermal NOx, there seemed little possibility that catalytic oxidation reactors could ever displace conventional flame combustors as primary fuel combustors. This is because the volumetric heat release rates of conventional catalytic oxidation reactors are far too low to be competitive with the flame combustor.

The initial aggregation kinetics of multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) were examined through time-resolved dynamic light scattering. Aggregation of MWNTs was evaluated by varying solution pH and the concentration of monovalent (NaCl) and divalent (CaCl2 and MgCl2) salts. Suwannee River humic acid (SRHA) was used to study the effect of background natural organic matter on MWNT aggregation kinetics. Increasing salt concentration and addition of divalent calcium and magnesium ions induced MWNT aggregation by suppressing electrostatic repulsion, similar to observations with aquatic colloidal particles. The critical coagulation concentration (CCC) values for MWNTs were estimated as 25 mM NaCl, 2.6 mM CaCl2, and 1.5 mM MgCl2. An increase in solution pH from acidic (pH 3) to basic (pH 11) conditions resulted in a substantial (over 2 orders of magnitude) decrease in MWNT aggregation kinetics, suggesting the presence of ionizable functional groups on the MWNT carbon scaffold. The presence of humic acid in solution markedly enhanced the colloidal stability of MWNTs, reducing the aggregation rate by nearly 2 orders of magnitude. The enhanced MWNT stability in the presence of humic acid is attributable to steric repulsion imparted by adsorbed humic acid macromolecules. Our results suggest that MWNTs are relatively stable at solution pH and electrolyte conditions typical of aquatic environments.

The initial aggregation kinetics of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) were studied using time-resolved dynamic light scattering. Aggregation of SWNTs was evaluated in the presence of natural organic matter [Suwannee River humic acid (SRHA)], polysaccharide (alginate), protein [bovine serum albumin (BSA)], and cell culture medium [Luria-Bertani (LB) broth] with varying solution concentrations of monovalent (NaCl) and divalent (CaCl2) salts. Increasing salt concentration and adding divalent calcium ions induced SWNT aggregation by screening electrostatic charge and thereby suppressing electrostatic repulsion, similar to observations with aquatic colloidal particles. The presence of biomacromolecules significantly retarded the SWNT aggregation rate. BSA protein molecules were most effective in reducing the rate of aggregation followed by SRHA, LB, and alginate. The slowing of the SWNT aggregation rate in the presence of the biomacromolecules and SRHA can be attributed to steric repulsion originating from the adsorbed macromolecular layer. The remarkably enhanced SWNT stability in the presence of BSA, compared to that with the other biomacromolecules and SRHA, is ascribed to the BSA globular molecular structure that enhances steric repulsion. The results have direct implications for the fate and behavior of SWNTs in aquatic environments and biological media.