CN104229771B - 一种最具金属特性的碳纳米管（8，8）的制备方法 - Google Patents

一种最具金属特性的碳纳米管（8，8）的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，将单壁碳纳米管超声分散，超速离心取上层液；向十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液中分别加入不同浓度的碘克沙醇得到4层密度梯度溶液，置于离心管中后加入上层液，静置后进行超速离心，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；然后加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声，离心弃去上清液，重复上述步骤5～10次即得。本发明通过采用超声分散、超速离心、萃取，将碳纳米管(8，8)从单壁碳纳米管中分离出来，对于全面深入研究SWNTs的光学和电学性能具有重要的基础性意义，为探索碳纳米管在电子和生物领域内和的应用研究奠定坚实的理论基础。

Description

一种最具金属特性的碳纳米管（8，8）的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法。
背景技术
过去十多年，人们致力于金属特性碳纳米管m-SWNTs和半导体特性碳纳米管s-SWNTs的筛选分离工作，并取得长足进展。密度梯度超速离心工艺(densitygradientultracentrifugation,DGU)能够使胶体状悬浮液中富含某个密度SWNTs/表面活性剂胶束。SWNTs/表面活性剂胶束的密度与SWNTs的直径、电子类型以及所用的表明活性剂种类有关，这些因素将影响离心过程中胶束的沉降速度与扩散系数。通过密度梯度超速离心工艺可以实现对不同直径和不同电子特性SWNTs(m-SWNTsands-SWNTs)的分离。DGU方法存在的局限性是分离效率不高，往往需要多次重复分离过程，才能得到较高的纯度。有机小分子(如烷基胺、四羟酮醇等)、共轭高分子(如poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl(POF)，PmPV等)以及DNA对m-SWNTs与S-SWNTs具有不同的亲合力，通过非共价化学的方法可以对m-SWNTs与s-SWNTs进行有效筛选分离，同时保证SWNTs本征电子结构不受破坏。但是这些方法只能分离得到semi-metallicSWNTs。到目前为止，还没有见到对armchair型m-SWNTs的筛选分离的报导。因此，如何分离得到高纯度的armchair型m-SWNTs，成为CNTs领域的关键课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，能够分离得到高纯度的具金属特征的碳纳米管(8，8)。
本发明所采用的技术方案是，一种最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，具体步骤为：
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机进行超声分散，然后在超速离心机上进行超速离心，取上层液备用；
步骤2，向十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液中分别加入4种不同浓度的碘克沙醇得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置后进行超速离心处理，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声3～6h制成混悬液，然后离心6～12h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过5～10次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)。
本发明的特点还在于，
步骤1中超声波细胞破碎机的功率为100～600W，超声分散时间0.5～3h。
步骤1中超速离心机的转速为30krpm，超速离心时间4～8h。
步骤2中十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液中十二烷基硫酸钠与胆酸钠总量的浓度为1～5％，其中十二烷基硫酸钠(SDS)和胆酸钠(SC)的质量比范围为1：5～5：1。
步骤2中碘克沙醇的4种浓度分别为16～18％，12～14％，7～9％和1～3％。
步骤2中静置的时间为2～6h，超速离心的转速为41krpm，时间为8～24h。
步骤3中四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中四氢呋喃的浓度为0.1～1.0mg/ml。
本发明的有益效果是，本发明最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，通过采用超声分散、超速离心、萃取等方法，将最具金属特征的碳纳米管(8，8)从单壁碳纳米管中分离出里，对于全面深入研究SWNTs的光学和电学性能具有重要的基础性意义，为探索碳纳米管在电子和生物领域领域内和的应用研究奠定坚实的理论基础。
附图说明
图1是聚苯醚-聚对苯撑乙炔(PPE-PPV)缠绕在金属碳纳米管表面的分子模拟示意图；
图2是PPE-PPV/SWNTs聚焦拉曼光谱图；
图3是在NIR激光照射下，三种碳纳米管的升温作用与浓度的关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，具体步骤为：
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机(功率为100～600W)进行超声分散0.5～3h，然后在超速离心机上进行超速离心，转速为30krpm，时间4～8h，取上层液备用；
步骤2，向浓度为1～5％的十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液(十二烷基硫酸钠(SDS)和胆酸钠(SC)的质量比范围为1：5～5：1)中分别加入4种不同浓度的碘克沙醇(4种浓度分别为16～18％，12～14％，7～9％和1～3％)得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置2～6h后进行超速离心处理，转速为41krpm，时间为8～24h，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到浓度为0.1～1.0mg/ml的四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声3～6h制成混悬液，然后离心6～12h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过5～10次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)。
聚苯醚-聚对苯撑乙炔(PPE-PPV)的分子结构为：
聚苯醚-聚对苯撑乙炔(PPE-PPV)是具有交替共轭结构的共聚物，具有螺旋形构象，微腔直径为1.6nm，特征螺距为2.5nm。研究表明，PPE-PPV对碳纳米管(8，8)具有显著的量子增强π-π电子相互作用，如图1所示，可以包绕其表面，从而实现对碳纳米管(8，8)的筛选分离。
如图2所示，显微镜(×80)聚焦的拉曼光谱表明(聚焦光斑直径约为3μm)，将SWNTs加入到PPE-PPV溶液中进行多次超声-离心处理，在光斑聚焦区域碳纳米管(8，8)含量可达80％以上。
实施例1
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机(功率为300W)进行超声分散2h，然后在超速离心机上进行超速离心，转速为30krpm，时间5h，取上层液备用；
步骤2，向浓度为3％的十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液(十二烷基硫酸钠(SDS)和胆酸钠(SC)的质量比范围为1：1)中分别加入4种不同浓度的碘克沙醇(4种浓度分别为18％，14％，9％和3％)得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置4h后进行超速离心处理，转速为41krpm，时间为18h，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到浓度为0.5mg/ml的四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声4h制成混悬液，然后离心8h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过8次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)。
实施例2
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机(功率为100W)进行超声分散3h，然后在超速离心机上进行超速离心，转速为30krpm，时间8h，取上层液备用；
步骤2，向浓度为5％的十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液(十二烷基硫酸钠(SDS)和胆酸钠(SC)的质量比范围为1：5)中分别加入4种不同浓度的碘克沙醇(4种浓度分别为16％，13％，8％和1％)得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置6h后进行超速离心处理，转速为41krpm，时间为24h，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到浓度为0.1mg/ml的四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声3h制成混悬液，然后离心6h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过5次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)。
实施例3
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机(功率为500W)进行超声分散1h，然后在超速离心机上进行超速离心，转速为30krpm，时间4h，取上层液备用；
步骤2，向浓度为1％的十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液(十二烷基硫酸钠(SDS)和胆酸钠(SC)的质量比范围为5：1)中分别加入4种不同浓度的碘克沙醇(4种浓度分别为17％，12％，7％和2％)得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置2h后进行超速离心处理，转速为41krpm，时间为12h，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到浓度为0.8mg/ml的四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声5h制成混悬液，然后离心12h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过7次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)。
实施例4
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机(功率为600W)进行超声分散0.5h，然后在超速离心机上进行超速离心，转速为30krpm，时间6h，取上层液备用；
步骤2，向浓度为2％的十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液(十二烷基硫酸钠(SDS)和胆酸钠(SC)的质量比范围为3：2)中分别加入4种不同浓度的碘克沙醇(4种浓度分别为18％，13％，7％和2％)得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置5h后进行超速离心处理，转速为41krpm，时间为8h，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到浓度为1.0mg/ml的四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声6h制成混悬液，然后离心10h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过10次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)。
考察半导体特性碳纳米管s-SWNTs，金属特性碳纳米管m-SWNTs，和45％纯度的碳纳米管(8,8)的光热效率，将三种碳纳米管分别配制成0-2000μg/ml的溶液，用3W/cm2的NIR激光照射30s，观察三种碳纳米管的升温效率。如图3所示，45％纯度的碳纳米管(8,8)的光热效率不仅明显高于s-SWNTs也高于m-SWNTs。

Claims (6)

1.一种最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1，将单壁碳纳米管采用超声波细胞破碎机进行超声分散，然后在超速离心机上进行超速离心，取上层液备用；
步骤2，向十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液中分别加入不同浓度的碘克沙醇得到4层密度梯度溶液，置于离心管中，然后加入步骤1得到的上层液，静置后进行超速离心处理，碳纳米管从上到下分成不同深浅的条带，其中第二层即为富含金属特性的碳纳米管；
步骤3，将步骤2得到的富含金属特性的碳纳米管加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，超声3～6h制成混悬液，然后离心6～12h，弃去上清液，将沉淀再次加入到四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中，重复上述步骤，经过5～10次超声-离心过程，即得到最具金属特征的碳纳米管(8，8)；
步骤2中碘克沙醇的4种浓度为16～18％，12～14％，7～9％和1～3％。
2.根据权利要求1所述的最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，其特征在于，步骤1中超声波细胞破碎机的功率为100～600W，超声分散时间0.5～3h。
3.根据权利要求1或2所述的最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，其特征在于，步骤1中超速离心机的转速为30krpm，超速离心时间4～8h。
4.根据权利要求1所述的最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，其特征在于，步骤2中十二烷基硫酸钠-胆酸钠的水溶液中十二烷基硫酸钠与胆酸钠的浓度为1～5％，其中十二烷基硫酸钠和胆酸钠的质量比范围为1：5～5：1。
5.根据权利要求1所述的最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，其特征在于，步骤2中静置的时间为2～6h，超速离心的转速为41krpm，时间为8～24h。
6.根据权利要求1所述的最具金属特征的碳纳米管(8，8)的制备方法，其特征在于，步骤3中四氢呋喃的聚苯醚-聚对苯撑乙炔溶液中四氢呋喃的浓度为0.1～1.0mg/ml。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1902128A (zh) * 2004-01-06 2007-01-24 国立大学法人京都大学 碳纳米管和碳纳米管的提纯方法
CN101125649A (zh) * 2007-09-22 2008-02-20 兰州大学 分离金属性单壁碳纳米管的方法
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1902128A (zh) * 2004-01-06 2007-01-24 国立大学法人京都大学 碳纳米管和碳纳米管的提纯方法
CN101125649A (zh) * 2007-09-22 2008-02-20 兰州大学 分离金属性单壁碳纳米管的方法
CN103407983A (zh) * 2013-07-17 2013-11-27 同济大学 一种具有特定手性的单壁碳纳米管的分离方法

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