CN101851172B - 一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法 - Google Patents

一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101851172B
CN101851172B CN 201010159969 CN201010159969A CN101851172B CN 101851172 B CN101851172 B CN 101851172B CN 201010159969 CN201010159969 CN 201010159969 CN 201010159969 A CN201010159969 A CN 201010159969A CN 101851172 B CN101851172 B CN 101851172B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solvent
nano tube
carbon nano
organic
following
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201010159969
Other languages
English (en)
Other versions
CN101851172A (zh
Inventor
刘鸣华
田野
张莉
段鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemistry CAS
Original Assignee
Institute of Chemistry CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemistry CAS filed Critical Institute of Chemistry CAS
Priority to CN 201010159969 priority Critical patent/CN101851172B/zh
Publication of CN101851172A publication Critical patent/CN101851172A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101851172B publication Critical patent/CN101851172B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法。该复合物是由碳纳米管、式I所示的低分子量有机凝胶剂和有机溶剂组成；其中，低分子量有机胶凝剂在有机溶剂中浓度为0.1-10mg/mL，碳纳米管在复合物中的浓度为0-10mg/mL。其制备方法为：先将小分子有机凝胶剂投入用于分散碳纳米管的有机溶剂中，加热溶解，趁热加入一定量的碳纳米管溶液，冷却此溶液即得碳纳米管/有机凝胶复合物。本发明的特点在于碳纳米管能够稳定分散于本发明的有机凝胶中，不会形成碳纳米管聚集体，生成的凝胶具有热可逆的性质。碳纳米管的加入也能很大程度上降低胶凝剂本身的临界成胶浓度。

Description

一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法。
背景技术
低分子量有机胶凝剂分子是指某些具有特定结构的小分子有机化合物，它们能够在很低的浓度下胶凝化有机溶剂，从而形成有机凝胶。在溶剂中加热溶解这些胶凝剂分子，然后冷却，在冷却过程中，它们可以通过氢键，配位，范德华力，静电相互作用力，π-π堆积等分子间相互作用而自组装成一些有序结构从而通过液固界面张力使溶剂分子失去流动性而形成凝胶。
碳纳米管由于其独特的电学性能和机械性能，近年来也越来越受到大家的关注，但由于其很难在溶剂中分散，很大程度上限制了基于碳纳米管的复合材料的制备。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种低分子量有机凝胶及其制备方法。
本发明所提供的低分子量有机凝胶，是由低分子量有机凝胶剂与有机溶剂组成的混合体系；其中，所述有机凝胶剂在所述有机溶剂中的浓度为0.1mg/mL-10mg/mL。
该低分子量有机凝胶可作为分散介质稳定均匀地分散碳纳米管。
所述低分子量有机凝胶剂是手性碳为R或S构型中的一种或为两者任意比例的混合物。
本发明采用的凝胶剂包括基于谷氨酸单元的系列化合物，其结构特点是谷氨酸的羧基位置通过酰胺键链接的两个烷基长链，氨基位置采用芘丁羰基保护，其结构通式如式I所示：
Figure GSA00000100751800011
(式I)
式I中：6＜m＜20；手性碳为R或S构型；
分子通式如下：
R1-NHCOCH(NHCO(CH2)3C16H9)CH2CH2CONH-R1
其中：R1为CH3(CH2)m，6＜m＜20；手性碳为R或S构型。
该有机凝胶剂也属于本发明的保护内容。
所述有机溶剂选自下述溶剂中的至少一种：芳环类溶剂，卤代烃类溶剂，烃类溶剂，醇类溶剂，醚类溶剂，酮类溶剂，脂类溶剂，腈类溶剂，酰胺类腈类溶剂，二甲亚砜和吡啶。
所述芳环类溶剂具体可选自下述至少一种：苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯；
所述卤代烃类溶剂具体可选自下述至少一种：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷和三溴甲烷；
所述烃类溶剂具体可选自下述至少一种：环己烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷和石油醚；
所述的醇类溶剂具体可选自下述至少一种：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和戊醇；
所述醚类溶剂具体可选自下述至少一种：乙醚、四氢呋喃、二氧六环和丁醚；
所述酮类溶剂具体可选自丙酮、丁酮、吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮；
所述酯类溶剂具体可选自下述至少一种：乙酸乙酯、乙酸甲酯和草酸二乙酯；
所述腈类溶剂具体可选自下述至少一种：乙腈、丙腈和丁腈；
所述酰胺类溶具体可剂选自N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或它们的任意混合物。
本发明所提供的制备所述有机凝胶的方法，是将式I所示的低分子量有机凝胶剂在加热条件下溶解于有机溶剂中，然后冷却至形成凝胶，即得所述有机凝胶。所述加热的温度以不高于所述有机溶剂的沸点为限；所述冷却的温度以不低于所用有机溶剂的凝固点为限。
本发明中所用的的低分子量有机胶凝剂是采用EDC缩合法(Xu Y.，Miller M.J.，J.Org.Chem.，1998，63，4314)进行制备的。
本发明的再一个目的是提供一种碳纳米管/有机凝胶复合物。
该复合物是由碳纳米管和本发明所提供的有机凝胶组成；其中，所述碳纳米管在所述复合物中的浓度为0-10mg/mL，但不包括0。
所述碳纳米管可为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或它们任意比例的混合物。
所述碳纳米管/有机凝胶复合物的制备方法，包括下述步骤：
1)将碳纳米管溶于有机溶剂中，得碳纳米管分散液；
2)将组成本发明有机凝胶中的有机凝胶剂加入组成该有机凝胶的有机溶剂中，加热溶解，得溶解液；然后趁热将步骤1)制备的碳纳米管分散液加入所述溶解液中，冷却，即得碳纳米管/有机凝胶复合物；
其中，步骤1)与步骤2)中所述有机溶剂相同。
本发明提供了一类带有芘环的基于谷氨酸分子的低分子量有机凝胶，其能够通过芘环和碳纳米管表面的π-π相互作用分散碳纳米管，而谷氨酸分子又能通过其氢键作用成胶使这种碳纳米管/有机凝胶复合物能够长时间稳定放置。本发明的特点在于碳纳米管能够稳定分散于本发明的有机凝胶中，不会形成碳纳米管聚集体，生成的凝胶具有热可逆的性质。碳纳米管的加入也能很大程度上降低胶凝剂本身的临界成胶浓度。从微观结构上来看，胶凝剂本身所形成的凝胶是大面积的片层结构(如图1所示)，而加入碳纳米管后形成三维网络状结构(如图2所示)，对凝胶本身有很大的增韧作用。流变中的应力扫描测试也证明了此观点(如图3所示)。
附图说明
图1为实施例1制备的透明凝胶的原子力显微镜(AFM)照片(标尺为3微米)。
图2为实施例2制备的碳纳米管/有机凝胶复合物的AFM照片(标尺为3微米)。
图3为实施例1制备的透明凝胶的应力扫描测试图(图示LPG)；以及实施例2制备的碳纳米管/有机凝胶复合物的应力扫描测试图(图示LPG+SWNT)；图中G′代表储能模量，G″代表耗能模量。
图4为实施例1制备的透明凝胶的照片(图示LPG)；以及实施例2制备的碳纳米管/有机凝胶复合物的照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
以下实施例中所用到的低分子量有机胶凝剂的结构通式如下：
Figure GSA00000100751800031
式中6＜m＜20，手型碳为R或S构型。
该低分子量有机胶凝剂是采用EDC缩合法(Xu Y.，Miller M.J.，J.Org.Chem.，1998，63，4314)进行制备的，具体制备方法如下：
0.01mol D-Boc-谷氨酸与0.02mol长链伯胺(CH3(CH2)mNH2，其中6＜m＜20)混合，加入150ml二氯甲烷溶解，在搅拌条件下再加入0.022mol 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和0.022mol 1-羟基苯并三唑(HOBt)。混合物在室温条件下搅拌72小时后过滤，所得固体用二氯甲烷洗涤，干燥，再用四氢呋喃/水重结晶，得白色固体。取此白色固体在冰浴下溶于加入5mL三氟乙酸的二氯甲烷溶剂中，0℃条件下搅拌3个小时脱掉Boc基团。取出上述溶液加热旋干得油状物，将此油状物溶于10mL四氢呋喃，倒入到300mL碳酸氢钠的饱和水溶液中，过滤后用用四氢呋喃重结晶得到白色固体。取出其中0.65g(1mmol)溶于60mL二氯甲烷并在常温下搅拌30分钟后，加入0.29g(1mmol)1-芘丁酸0℃下搅拌30min.加入EDC.HCl 0.23g，HOBt 0.16g常温下搅拌5天，旋蒸得橘黄色固体。溶于10mL四氢呋喃中，倒入300mL饱和碳酸氢钠的水溶液中，过滤得明灰色固体，即为产品。
实施例1、制备有机凝胶
将低分子量有机胶凝剂(式I中m＝18，手型碳为R构型)4mg置于5mL玻璃瓶中，移液管移取1mL邻二氯苯至该瓶中，加热溶解，常温下冷却即得有机凝胶，胶凝剂浓度为4mg/mL。该实施例制备的有机凝胶的AFM照片如图1所示。由图1可知，该有机凝胶为大面积的片层结构。对所述有机凝胶进行应力扫描测试(见图3)，由图3可知LPG有机凝胶的线性粘弹区宽度为10Pa。该有机凝胶的照片如图4(LPG)所示。
实施例2、制备碳纳米管/有机凝胶复合物
1)称取1mg单壁碳纳米管于10mL玻璃瓶中，移液管移取5mL邻二氯苯至所述玻璃瓶中，超声3小时，离心后弃去下面少量沉淀物，得单壁碳纳米管的分散液；
2)准确称取胶凝剂(式I中m＝18，手型碳为R构型)8mg置于5mL玻璃瓶中，移液管移取1mL邻二氯苯至该瓶中，加热使化合物完全溶解，趁热加入1mL上述单壁碳纳米管的邻二氯苯分散液，搅拌，室温冷却即可得到碳纳米管/有机凝胶复合物，其中单壁碳纳米管的浓度为0.1mg/mL，胶凝剂浓度为4mg/mL。该实施例制备的碳纳米管/有机凝胶复合物的AFM照片如图2所示。由图2可知，加入碳纳米管后形成了三维网络状结构。对所述碳纳米管/有机凝胶复合物进行应力扫描测试(见图3)，由图3可知，加入碳纳米管后，LPG有机凝胶的线性粘弹区宽度显著增加到30Pa。该碳纳米管/有机凝胶复合物的照片如图4(LPG/CNT)所示。
实施例3、制备碳纳米管/有机凝胶复合物
1)称取100mg单壁碳纳米管于10mL玻璃瓶中，移液管移取5mL甲苯至所述玻璃瓶中，超声3小时，离心后弃去下面少量沉淀物，得单壁碳纳米管的分散液；
2)准确称取胶凝剂(m＝16，手型碳为R构型)20mg置于5mL玻璃瓶中，移液管移取1mL甲苯至该瓶中，加热使化合物完全溶解，趁热加入1mL上述单壁碳纳米管的甲苯分散液，搅拌，室温冷却即可得到碳纳米管/有机凝胶复合物，其中单壁碳纳米管的浓度为10mg/mL，胶凝剂浓度为10mg/mL。
实施例4、制备碳纳米管/有机凝胶复合物
1)称取100mg单壁碳纳米管于10mL玻璃瓶中，移液管移取5mL苯至所述玻璃瓶中，超声3小时，离心后弃去下面少量沉淀物，得单壁碳纳米管的分散液；
2)准确称取胶凝剂(m＝14，手型碳为R构型)0.2mg置于5mL玻璃瓶中，移液管移取1mL苯至该瓶中，加热使化合物完全溶解，趁热加入1mL上述单壁碳纳米管的甲苯分散液，搅拌，室温冷却即可得到碳纳米管/有机凝胶复合物，其中单壁碳纳米管的浓度为10mg/mL，胶凝剂浓度为0.1mg/mL。

Claims (3)

1.一种碳纳米管/有机凝胶复合物，是由碳纳米管和如下的有机凝胶组成；其中，所述碳纳米管在所述复合物中的浓度为0-10mg/mL，但不包括0；
所述有机凝胶，是由式I所示的化合物与有机溶剂组成的混合物；其中，式I所示的化合物为有机凝胶剂，其在所述有机溶剂中的浓度为0.1-10mg/mL；
所述有机凝胶剂是手性碳为R或S构型中的一种或为两者任意比例的混合物；
所述有机溶剂选自下述溶剂中的至少一种：芳环类溶剂，卤代烃类溶剂，烃类溶剂，醇类溶剂，醚类溶剂，酮类溶剂，酯类溶剂，腈类溶剂，酰胺类溶剂，二甲亚砜和吡啶；
所述芳环类溶剂选自下述至少一种：甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯；
所述卤代烃类溶剂选自下述至少一种：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷和三溴甲烷；
所述烃类溶剂选自下述至少一种：正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷和石油醚；
所述的醇类溶剂选自下述至少一种：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和戊醇；
所述醚类溶剂选自下述至少一种：乙醚、四氢呋喃、二氧六环和丁醚；
所述酮类溶剂选自丙酮、丁酮、吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮；
所述酯类溶剂选自下述至少一种：乙酸乙酯、乙酸甲酯和草酸二乙酯；
所述腈类溶剂选自下述至少一种：乙腈、丙腈和丁腈；
所述酰胺类溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或它们的任意比例混合物；
Figure FSB00001075994600011
其中，6＜m＜20，手性碳为R或S构型。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管/有机凝胶复合物，其特征在于：所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或它们任意比例的混合物。
3.一种制备权利要求1或2所述碳纳米管/有机凝胶复合物的方法，包括下述步骤：
1)将碳纳米管溶于有机溶剂中，得碳纳米管分散液；
2)将组成权利要求1所述有机凝胶中的有机凝胶剂加入组成所述有机凝胶的有机溶剂中，加热溶解，得溶解液；然后趁热将步骤1)制备的碳纳米管分散液加入所述溶解液中，冷却，即得碳纳米管/有机凝胶复合物；
其中，步骤1)与步骤2)中所述有机溶剂相同。
CN 201010159969 2010-04-29 2010-04-29 一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法 Active CN101851172B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010159969 CN101851172B (zh) 2010-04-29 2010-04-29 一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010159969 CN101851172B (zh) 2010-04-29 2010-04-29 一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101851172A CN101851172A (zh) 2010-10-06
CN101851172B true CN101851172B (zh) 2013-07-31

Family

ID=42802886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010159969 Active CN101851172B (zh) 2010-04-29 2010-04-29 一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101851172B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103466828B (zh) * 2013-08-29 2014-07-30 中国科学院化学研究所 一种水溶性酸碱混合染料的分离方法
CN103788081B (zh) * 2014-01-15 2015-12-30 郑州轻工业学院 一种化学反应性小分子及其凝胶的制备方法
CN103999872B (zh) * 2014-05-29 2015-12-30 中国科学院化学研究所 一种含银离子的金属凝胶纳米材料及其制备方法与应用
CN104725630B (zh) * 2015-02-03 2016-09-21 吉林大学 含芘聚芳醚酮、制备方法及在单壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料中的应用
CN110917838B (zh) * 2019-12-04 2020-07-10 北京赛夫依特生物科技有限公司 一种光/氧触媒净化剂及其制备方法和应用
CN111286971B (zh) * 2020-02-17 2020-10-30 北京赛夫依特生物科技有限公司 一种光触媒纳米织物整理液及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016325A (zh) * 2007-03-08 2007-08-15 复旦大学 一种胆甾类有机凝胶化合物及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016325A (zh) * 2007-03-08 2007-08-15 复旦大学 一种胆甾类有机凝胶化合物及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Self-Assembled Fibrillar Networks through Highly Oriented Aggregates of Porphyrin and Pyrene Substituted by Dialkyl L-Glutamine in Organic Media;Takashi Sagawa, et al.;《Langmuir》;20020607;第18卷(第19期);第7223-7228页 *
Takashi Sagawa, et al..Self-Assembled Fibrillar Networks through Highly Oriented Aggregates of Porphyrin and Pyrene Substituted by Dialkyl L-Glutamine in Organic Media.《Langmuir》.2002,第18卷(第19期),第7223-7228页.

Also Published As

Publication number Publication date
CN101851172A (zh) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101851172B (zh) 一种碳纳米管/有机凝胶复合物及其制备方法
Suzuki et al. New low-molecular weight gelators based on l-valine and l-isoleucine with various terminal groups
Tang et al. A full-band sunlight-driven carbon nanotube/PEG/SiO2 composites for solar energy storage
Qiao et al. Metal-driven hierarchical self-assembled one-dimensional nanohelices
Xu et al. Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments
Li et al. Novel ionic liquid-type Gemini surfactants: Synthesis, surface property and antimicrobial activity
Zhang et al. Preparation and characterization of the properties of polyethylene glycol@ Si3N4 nanowires as phase-change materials
WO2016091024A1 (zh) 缩醛取代的葡萄糖酰胺及制备方法及制备超分子凝胶的方法
Mandal et al. Pyrene‐based fluorescent ambidextrous gelators: scaffolds for mechanically robust SWNT–gel nanocomposites
Yan et al. Preparation and performances of sunlight-induced phase change PEG/SiO2-dye composite for solar energy conversion and storage
Gubitosi et al. Characterization of carbon nanotube dispersions in solutions of bile salts and derivatives containing aromatic substituents
Kira et al. Amphiphilic molecular gels from ω-aminoalkylated l-glutamic acid derivatives with unique chiroptical properties
CN103408931B (zh) 一种富勒烯类微纳米材料与共轭高分子复合的杂化材料制备方法
CN101974179A (zh) 一种高导电性复合材料及其制备方法
Sun et al. Thermally sensitive self-assembly of glucose-functionalized tetrachloro-perylene bisimides: from twisted ribbons to microplates
CN107551962A (zh) 一种高热稳定性双组份有机凝胶及其制备方法
Tang et al. Poly (γ‐benzyl‐l‐glutamate)‐functionalized single‐walled carbon nanotubes from surface‐initiated ring‐opening polymerizations of N‐carboxylanhydride
US11472917B2 (en) 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) polymer capable of superassembling with carbon-based materials, and its preparation method
Zhang et al. Dual fluorescence polymorphs: Wide-range emission from blue to red regulated by TICT and their dynamic electron state behavior under external pressure
CN102775325B (zh) 芘类对称盘状化合物及其制备方法
Li et al. Unique Twisted Ribbons Generated by Self‐Assembly of Oligo (p‐phenylene ethylene) Bearing Dimeric Bile Acid Pendant Groups
Han et al. High-efficiency circularly polarized luminescence from twisted tetraarylethylene-bridged polybissilsesquioxane nanotubes
Jiao et al. Spacer effect on nanostructures and self-assembly in organogels via some bolaform cholesteryl imide derivatives with different spacers
Datta et al. Carbon‐nanotube‐mediated electrochemical transition in a redox‐active supramolecular hydrogel derived from viologen and an l‐alanine‐based amphiphile
CN105294721B (zh) 一种苝酰亚胺衍生物的合成及微米线制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant