KR20190046252A - Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes - Google Patents

Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes Download PDF

Info

Publication number
KR20190046252A
KR20190046252A KR1020170139611A KR20170139611A KR20190046252A KR 20190046252 A KR20190046252 A KR 20190046252A KR 1020170139611 A KR1020170139611 A KR 1020170139611A KR 20170139611 A KR20170139611 A KR 20170139611A KR 20190046252 A KR20190046252 A KR 20190046252A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
walled carbon
conjugated polymer
carbon nanotubes
mixed solution
swnt
Prior art date
Application number
KR1020170139611A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102113219B1 (en
Inventor
김동유
이승훈
이민혜
Original Assignee
광주과학기술원
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 광주과학기술원 filed Critical 광주과학기술원
Priority to KR1020170139611A priority Critical patent/KR102113219B1/en
Publication of KR20190046252A publication Critical patent/KR20190046252A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102113219B1 publication Critical patent/KR102113219B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158Carbon nanotubes
    • C01B32/159Carbon nanotubes single-walled
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158Carbon nanotubes
    • C01B32/168After-treatment
    • C01B32/17Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

One embodiment of the present invention provides a conjugated polymer for a selective separation of single-walled carbon nanotubes (SWNT) containing semiconductive SWNT and metallic SWNT. The conjugated polymer is represented by chemical formula 1 in which M1 and M2 are monomers wherein M1 is an electron donor and M2 is an electron acceptor. Herein, R1 and R2 are alkyl substituents selected to be identical or different, and n is 1-10,000.

Description

단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자{Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes}{Conjugated Molecule for Selective Separation of Single Walled Carbon Nanotubes {

본 발명은 공액 고분자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자에 관한 것이다.The present invention relates to a conjugated polymer, and more particularly, to a conjugated polymer for selective separation of single-walled carbon nanotubes.

탄소나노튜브는 표면적이 크고 직경 대비 길이의 비가 높고, 강도와 탄성율이 탁월하여 고분자 복합 재료의 유망한 강화재로 인식되어 왔었다. 강도와 탄성율은 고강도/고탄성 탄소섬유 보다 월등히 우수하여 현존하는 재료중 가장 뛰어난 것으로 평가되고 있다.Carbon nanotubes have been recognized as promising reinforcements for polymer composites because of their large surface area, high ratio of length to diameter, and excellent strength and elasticity. The strength and modulus of elasticity are far superior to those of high-strength / high-resilience carbon fiber and are considered to be among the best materials available.

뿐만 아니라, 전기전도성 및 열전도성이 매우 높아 고분자 복합재료에 구조적인 강화화 전기 및 열전도 기능을 동시에 부여할 수 있는 장점이 있다. 이로 인해 탄소나노튜브는 항공, 우주, 자동차, 전기전자 등의 다양한 분야에서 주목받고 있다.In addition, since the electrical conductivity and the thermal conductivity are very high, it is possible to simultaneously impart structural strengthening electricity and heat conduction to the polymer composite material. As a result, carbon nanotubes are attracting attention in various fields such as aeronautics, space, automobiles, and electric and electronic devices.

탄소나노튜브는 6각형의 탄소결합이 서로 연결되어 2차원 평면 시트를 이루고 있는 그래핀이 돌돌 말려서 만들어진 원통형의 구조를 가지고 있다. 탄소나노튜브는 제조방법에 따라 직경이 서로 다른 단일벽탄소나노튜브(Single walled carbon nanotube, SWNT)들이 서로 중첩되어 있는 다층 탄소나노튜브의 형태로 되어있기도 하다.Carbon nanotubes have a cylindrical structure in which hexagonal carbon bonds are interconnected to form a two-dimensional flat sheet of graphene. Carbon nanotubes may also be in the form of multi-walled carbon nanotubes, where single walled carbon nanotubes (SWNTs) of different diameters overlap each other according to the manufacturing method.

단일벽탄소나노튜브는 어떠한 카이랄 벡터를 갖느냐에 따라서 카이랄성과 직경이 다르며 이에 따라 다양한 전기적 특성을 나타낸다. SWNT는 다시 반도체성 SWNT(s-SWNT)와 금속성 SWNT(m-SWNT)로 나뉜다.Single-walled carbon nanotubes have different chirality and diameters depending on which chiral vector they have and thus exhibit various electrical characteristics. SWNTs are again divided into semiconducting SWNTs (s-SWNTs) and metallic SWNTs (m-SWNTs).

합성된 SWNT는 반도체성 SWNT(s-SWNT)와 금속성 SWNT(m-SWNT)가 혼재되어 있어, 순수한 반도체성 SWNT보다 산업적 이용 가치가 떨어진다. 따라서, 반도체성 SWNT(s-SWNT)와 금속성 SWNT(m-SWNT)가 혼재되어있는 SWNT 혼합물에서 반도체성 SWNT를 선택적으로 분리해내는 기술 개발이 요구되고 있다.Synthesized SWNTs have a lower industrial value than pure semiconducting SWNTs because semiconducting SWNTs (s-SWNTs) and metallic SWNTs (m-SWNTs) are mixed. Therefore, it is required to develop a technique for selectively separating semiconducting SWNTs from a SWNT mixture in which a semiconducting SWNT (s-SWNT) and a metallic SWNT (m-SWNT) are mixed.

대한민국 등록특허 제10-1744052호Korean Patent No. 10-1744052

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단일벽탄소나노튜브복합체(SWNTs) 에서 반도체성 SWNT(s-SWNT)를 선택적으로 분리하기 위한 공액 고분자 및 이를 이용한 분리방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a conjugated polymer for selectively separating semiconducting SWNTs (s-SWNTs) from single-walled carbon nanotube complexes (SWNTs) and a method for separating the same.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a conjugated polymer for selectively separating single-walled carbon nanotubes.

상기 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자는 하기의 화학식 1으로 표현될 수 있다.The conjugated polymer for selective separation of the single walled carbon nanotube may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, M1은 전자주개(electron donor)의 특성을 가지는 모노머이고, M2는 전자받개(electron acceptor)의 특성을 가지는 모노머인 것을 특징으로 한다.In Formula 1, M 1 is a monomer having an electron donor characteristic and M 2 is a monomer having an electron acceptor characteristic.

R1과 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하게 선택될 수 있는 알킬 치환기이다.R 1 and R 2 are alkyl substituents which may be the same or different.

상기 n은 1 내지 10000인 것을 특징으로 할 수 있다.And n is from 1 to 10,000.

본 발명의 일실시예에 따르면, 공액 고분자를 이용하여 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, single-walled carbon nanotubes can be selectively separated using a conjugated polymer.

또한, 상기 공액 고분자의 디자인을 달리하여 직경과 카이랄성이 다른 SWNT를 분리할 수 있다.In addition, SWNTs having different diameters and chirality can be separated by designing the conjugated polymer.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자의 화학식 1이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 이용한 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 HiPco라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 흡수파장 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 Rn-220라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 흡수파장 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PC12TV18T 공액고분자와 결합한 HiPco와 Arc discahge 라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 흡수파장 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 HiPco라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 라만스펙트로스코피 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 Rn-220라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 라만스펙트로스코피 그래프이다.
도 8은 여러가지 단일벽탄소나노튜브의 특성을 도시한 표이다.
도 9는 본발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 이용하여 분리한 반도체성 단일벽탄소나노튜브를 전도물질로 적용한 트랜지스터의 성능 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic diagram of a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention for selectively separating single-walled carbon nanotubes.
2 is a flowchart illustrating a method for selectively separating single-walled carbon nanotubes using a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention.
3 is an absorption wavelength graph of a single-walled carbon nanotube named HiPco according to an embodiment of the present invention.
4 is an absorption wavelength graph of a single-walled carbon nanotube designated Rn-220 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph of absorption wavelengths of single-walled carbon nanotubes named HiPco and Arc discahge combined with PC12TV18T conjugated polymer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a Raman spectroscopy graph of single-walled carbon nanotubes named HiPco according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a Raman spectroscopy graph of a single-walled carbon nanotube designated Rn-220 according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a table showing characteristics of various single-walled carbon nanotubes.
9 is a graph illustrating the performance of a transistor using a semiconducting single-walled carbon nanotube separated by a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention as a conductive material.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

공액 고분자는 공액 분자를 단량체로하는 고분자로, 본 제안발명의 일실시예는 연속적인 바이닐그룹의 공액 고분자를 제공한다.A conjugated polymer is a polymer having a conjugated molecule as a monomer, and one embodiment of the present invention provides a conjugated polymer of a continuous vinyl group.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자의 화학식 1이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention for selectively separating single-walled carbon nanotubes.

본 발명의 일실시예에 따른 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액분자는 다음의 화학식 1으로 표시되며,The conjugated molecule for selective separation of single walled carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention is represented by the following formula 1,

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서, 상기 M1은 전자주개(electron donor)의 특성을 가지는 모노머이다.In Formula 1, M1 is a monomer having an electron donor characteristic.

일예로, 상기 M1은 전자주개의 특성을 가지는 사이닐렌바이닐렌 (Thienylenevinylene, TV) 또는 다이사이노[3,2-b:2',3'-d]사이오펜 (Dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophene, DTT)를 포함할 수 있다.For example, the M1 may be selected from the group consisting of thienylenevinylene (TV) or dasieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] : 2 ', 3'-d] thiophene, DTT).

상기 M2는 전자받개(electron acceptor)의 특성을 가지는 모노머이다.M2 is a monomer having the characteristics of an electron acceptor.

일예로, 상기 M2는 다이케토피롤로파이롤 (Diketopyrrolopyrole, DPP) 또는 (E)-[3,3'-빈돌리닐리덴]-2,2'-다이온 ((E)-[3,3'-biindolinylidene]-2,2'-dione)를 포함할 수 있다.For example, the M2 may be selected from the group consisting of Diketopyrrolopyrole (DPP) or (E) - [3,3'-binaphthalenylidene] -2,2'- -bindolinylidene] -2,2'-dione).

상기 전자주개 특성을 가지는 M1과 상기 전자받개 특성을 가지는 M2를 교차적으로 연속되게 배치함으로써, 공액계가 형성된 공액 고분자를 형성할 수 있다.The conjugated polymer in which the conjugate system is formed can be formed by arranging the M1 having the electron donor characteristic and the M2 having the electron acceptor characteristic in succession.

일예로, 바이닐 그룹이 포함된 공액분자를 치환할 경우 증가된 공액길이를 갖는 공액고분자를 형성할 수 있다. 이는 6각형의 탄소결합이 평면 시트를 이루고 있는 그래핀이 말려 만들어진 탄소나노튜브와 강한 π-π 상호작용을 할 수 있다.For example, when a conjugated molecule containing a vinyl group is substituted, a conjugated polymer having an increased conjugate length can be formed. This allows the hexagonal carbon bonds to have strong π-π interactions with the carbon nanotubes produced by the graphene sheet, which is a flat sheet.

상기 R1과 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하게 선택될 수 있는 알킬 치환기이다.Wherein R 1 and R 2 are alkyl substituents which may be the same or different.

일예로, 상기 알킬치환기는 수소, 가지가 없는 탄소수 1-18의 알킬기, 가지가 있는 탄소수 1-18의 알킬기 또는 탄소수 1-18의 알킬할라이드를 포함할 수 있다.For example, the alkyl substituent may include hydrogen, an unbranched alkyl group having 1-18 carbon atoms, a branched alkyl group having 1-18 carbon atoms, or an alkyl halide having 1-18 carbon atoms.

상기 알킬치환기는 상기 탄소나노튜브를 감싸서 분리하는 기능을 수행한다.The alkyl substituent functions to separate and separate the carbon nanotubes.

이때, 상기 알킬치환기의 구조에 따라 단일벽탄소나노튜브와의 상호작용이 변하게 되므로, 알킬치환기의 구조에 따라 선택적으로 다른 직경과 카이랄리티를 가지는 단일벽탄소나노튜브를 분리해 낼 수 있다.At this time, depending on the structure of the alkyl substituent, the interaction with the single wall carbon nanotubes is changed, so that single wall carbon nanotubes selectively having different diameters and chirality can be separated according to the structure of the alkyl substituent.

이때, 상기 알킬치환기의 밀도를 조절하여 용매 내에서 반도체 탄소나노튜브와 금속성 탄소나노튜브의 분리 수율이 결정될 수 있다. At this time, the separation yield of the semiconductor carbon nanotube and the metal carbon nanotube in the solvent can be determined by controlling the density of the alkyl substituent.

이는 알킬치환기의 밀도 차이에 따라 극성이 변하기 때문이며, 상대적으로 낮은 극성을 갖는 반도체 탄소나노튜브는 낮은 극성을 갖는 톨루엔 용매 내에서 상층액에 남게 된다.This is because the polarity changes depending on the density difference of the alkyl substituent, and the semiconductor carbon nanotube having the relatively low polarity remains in the supernatant in the toluene solvent having low polarity.

상기 n은 1 내지 10000의 정수인 것을 특징으로 한다. And n is an integer of 1 to 10,000.

여기에서, 상기 공액 고분자는 단일벽 단일벽탄소나노튜브 (SWNT)의 분리를 위한 분리제로 이용할 수 있다. 또한, 단일벽탄소나노튜브를 선택적으로 분리하는 공액 고분자와 이에 의해 분리된 단일벽탄소나노튜브를 이용하여 트랜지스터 제작에 이용할 수 있다.Here, the conjugated polymer may be used as a separating agent for separation of single-walled single-walled carbon nanotubes (SWNTs). Also, the conjugated polymer selectively separating the single-walled carbon nanotubes and the single-walled carbon nanotubes separated therefrom can be used for manufacturing the transistor.

제조예Manufacturing example

본 발명의 일실시예에 따른 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자를 제조하였다.A conjugated polymer for selective separation of single walled carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention was prepared.

반응식1Scheme 1

Figure pat00003
Figure pat00003

본 발명의 제조예에서는 상기 반응식1에 나타낸 바와 같이, [1]의 화합물을 R-MgBr로 표현되는 그리그나드 시약을 이용하여 알킬레이션을 수행하여 [2]의 화합물을 생성한다. 이때, R은 서로 동일하거나 또는 상이하게 선택될 수 있고, 서로 독립적으로 일치환 또는 다치환된 치환기로서, 수소, 가지가 없는 탄소수 1-18의 알킬기, 가지가 있는 탄소수 1-18의 알킬기 또는 탄소수 1-18의 알킬할라이드일 수 있다. 다음, [2]의 화합물을 NBS를 이용하여 브로미네이션을 수행하여 [3]의 화합물을 생성한다. 그 다음, [3]의 화합물을 Mg 및 DMF를 사용하여 브롬기를 알데하이드기로 치환하여 [4]의 화합물을 생성한다. 그 다음, [4]의 화합물을 TiCl4, Zn 와 THF 용매하에서 맥머리 커플링반응을 통해 [5]의 화합물을 생성한다. 그 다음, [5]의 화합물을 n-BuLi, SnMe3Cl과 THF 용매하에서 반응시켜 [6]의 사이닐렌바이닐렌 (Thienylenevinylene, TV) 화합물을 생성한다.In the preparation examples of the present invention, as shown in Reaction Scheme 1, the compound of [1] is alkylated using a Grignard reagent represented by R-MgBr to produce the compound of [2]. R 1 may be the same or different and may be independently selected from the group consisting of hydrogen, unbranched alkyl group having 1-18 carbon atoms, branched alkyl group having 1-18 carbon atoms, Lt; / RTI > alkyl halide. Next, the compound of [2] is subjected to bromination using NBS to produce the compound of [3]. Next, the compound of [3] is substituted with an aldehyde group by bromine using Mg and DMF to give the compound of [4]. The compound of [4] is then subjected to a Mac-head coupling reaction in the presence of TiCl4, Zn and THF to yield the compound of [5]. Then, the compound of [5] is reacted with n-BuLi, SnMe 3 Cl and a THF solvent to produce a thienylenevinylene (TV) compound of [6].

반응식2Scheme 2

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 반응식2에 나타낸 바와 같이 [7]의 싸이오펜 화합물을 PdCl2(PhCN)2, KF, AgNO3와 DMSO 용매 하에 커플링 반응을 수행하여 [8]의 바이싸이오펜 화합물을 생성한다.As shown in Reaction Scheme 2, the thiophene compound of [7] is subjected to a coupling reaction with PdCl 2 (PhCN) 2 , KF, AgNO 3 and DMSO solvent to produce the bithiophene compound of [8].

반응식3Scheme 3

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 반응식3에 나타낸 바와 같이 [6]의 사이닐렌바이닐렌 (Thienylenevinylene, TV) 화합물과 [8]의 바이싸이오펜 화합물을 모노머로 하여 중합반응을 수행하여 [9]의 고분자를 생성한다. 이때 R1 및 R2가 수소인 경우는 PCTV18T라 칭하고, 이때 R1 및 R2가 C12H25인 경우는 PC12TV18T라 칭한다.As shown in Reaction Scheme 3, polymerization is carried out using the thienylenevinylene (TV) compound of [6] and the bithiophene compound of [8] as monomers to produce the polymer of [9]. When R 1 and R 2 are hydrogen, this is referred to as PCTV 18T, and when R 1 and R 2 are C 12 H 25 , this is referred to as PC 12 TV 18T.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른공액 고분자를 이용한 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method for selectively separating single-walled carbon nanotubes using a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 공액 고분자를 이용한 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법은 단일벽탄소나노튜브와 공액 고분자의 혼합용액을 제조하는 단계(S100), 상기 혼합용액의 단일벽탄소나노튜브를 분산시키는 단계(S200), 상기 단일벽탄소나노튜브를 분산시킨 혼합용액을 원심분리하는 단계(S300), 상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계(S400), 상기 상층액의 공액 고분자와 반도체성 SWNT의 혼합용액에서 상기 공액 고분자를 제거하는 단계(S500) 및 상기 상층액의 반도체성 SWNT를 분산시키는 단계(S600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a method for selectively separating single-walled carbon nanotubes using a conjugated polymer includes a step (S100) of preparing a mixed solution of a single-walled carbon nanotube and a conjugated polymer, (S200), centrifuging the mixed solution in which the single-walled carbon nanotubes are dispersed (S300), extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution (S400), separating the conjugated polymer Removing the conjugated polymer in a mixed solution of semiconducting SWNTs (S500), and dispersing semiconducting SWNTs in the supernatant (S600).

이때, 단일벽탄소나노튜브와 공액 고분자의 혼합용액을 제조하는 단계(S100)는 단일벽탄소나노튜브와 공액 고분자의 비율이 1 : 1~5가 되도록 제조하는 것을 특징으로 한다.In this case, the step (S100) of preparing a mixed solution of the single-walled carbon nanotube and the conjugated polymer is performed such that the ratio of the single-walled carbon nanotube to the conjugated polymer is 1: 1-5.

이때, 상기 혼합용액의 단일벽탄소나노튜브를 분산시키는 단계(S200)는 음파처리 (sonication)을 통해 분산시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the step (S200) of dispersing the single-walled carbon nanotubes of the mixed solution is characterized in that it is dispersed through sonication.

상기 음파처리는 음파로 인해 발생하는 진동을 통해 뭉쳐있는 단일벽탄소나노튜브를 각각의 낱개로 분산시키는 역할을 한다. 이렇게 분산된 단일벽탄소나노튜브 중 반도체성 SWNT만 공액 고분자에 둘러싸이게 된다.The sound wave processing functions to disperse single wall carbon nanotubes, which are gathered through vibrations generated by sound waves, into individual pieces. Of the single-walled carbon nanotubes thus dispersed, only the semiconducting SWNT is surrounded by the conjugated polymer.

상기 단일벽탄소나노튜브를 분산시킨 혼합용액을 원심분리하는 단계(S300)는 낮은 극성의 용매 내에서 상대적으로 낮은 극성을 갖는 공액 고분자와 결합된 반도체성 SWNT는 상층액에 남고, 상대적으로 높은 극성을 갖는 금속성 SWNT는 응집 및 침전되어 반도체성 SWNT와 금속성 SWNT가 분리된다.In step S300 of centrifuging the mixed solution in which the single-walled carbon nanotubes are dispersed, the semiconducting SWNT combined with the conjugated polymer having a relatively low polarity in the low polarity solvent remains in the supernatant, Is coagulated and precipitated, separating the semiconducting SWNT from the metallic SWNT.

이때, 상기 단일벽탄소나노튜브를 분산시킨 혼합용액을 원심분리하는 단계(S300)는 필요에 따라 2회 이상 반복수행하는 것을 특징으로 한다.At this time, the centrifugal separation step (S300) of the mixed solution in which the single-walled carbon nanotubes are dispersed is repeated twice or more as necessary.

이때, 상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계(S400)는 상층액에 공액 고분자와 반도체성 SWNT및 잔여 공액 고분자가 용해되어있고, 금속성 SWNT가 침전되어있는 것을 특징으로 한다.At this time, the step (S400) of extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution is characterized in that the conjugated polymer, the semiconducting SWNT and the residual conjugated polymer are dissolved in the supernatant, and the metallic SWNT is precipitated.

이때, 상기 상층액의 공액 고분자와 반도체성 SWNT의 혼합용액에서 상기 공액 고분자를 제거하는 단계(S500)는 원심분리기를 이용하여 수행될 수 있다.At this time, removing the conjugated polymer in the mixed solution of the conjugated polymer of the supernatant and the semiconducting SWNT (S500) may be performed using a centrifugal separator.

일예로, 상기 공액 고분자를 제거하는 단계(S500)는 상기 상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계(S400)에서 추출된 상층액을 320,000g에서 원심분리 후 톨루엔 용매에 녹아있는 공액고분자를 제거하고 반도체성 SWNT를 침전시키는 과정을 2-3회 반복하는 것으로 수행될 수 있다.For example, the step of removing the conjugated polymer (S500) comprises: centrifuging the supernatant obtained in the step (S400) of extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution at 320,000 g, and removing the conjugated polymer dissolved in a toluene solvent And repeating the process of precipitating semiconducting SWNT 2-3 times.

상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계(S400)에서 금속성 SWNT가 대부분 제거되었으므로, 상기 공액 고분자를 제거하는 단계(S500)에서 침전되는 물질은 반도체성 SWNT이다.Since most of the metallic SWNT is removed in step S400 of extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution, the material precipitated in the step of removing the conjugated polymer (S500) is a semiconducting SWNT.

이때, 상기 상층액의 반도체성 SWNT를 분산시키는 단계(S600)는 필요에 따라 더 추가될 수 있는 단계로, 추가적으로 원심분리력을 가해 침천된 반도체성 탄소나노튜브를 음파처리를 통해 분산시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the step S600 of dispersing the semiconducting SWNTs in the supernatant may be further added if necessary. In addition, the semiconducting carbon nanotubes may be further subjected to a centrifugal force to disperse the semiconducting carbon nanotubes through a sound wave treatment do.

상기 상층액의 반도체성 SWNT를 분산시키는 단계(S600)는 단일벽탄소나노튜브의 응집을 해소하여 탄소나노튜브의 성능을 높이기 위해 수행할 수 있다.The step S600 of dispersing the semiconducting SWNTs in the upper layer liquid may be performed to improve the performance of the carbon nanotubes by solving the aggregation of the single wall carbon nanotubes.

또한, 상기 상층액의 반도체성 SWNT를 분산시키는 단계(S600)는 용액공정이 가능하게 하기위하여 수행 할 수 있다.Also, the step of dispersing the semiconducting SWNTs in the supernatant (S600) may be performed to enable a solution process.

실험예Experimental Example

본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 이용한 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 수행하고 그 결과를 분석하였다.The selective separation of single walled carbon nanotubes using the conjugated polymer according to an embodiment of the present invention was performed and the results were analyzed.

우선, 공액 고분자 : SWNT = 2:1의 비율료 0.5g/ml이 되도록 톨루엔에 녹여 공액고분자와 탄소나노튜브의 혼합용액을 제조하였다.First, a mixed solution of the conjugated polymer and carbon nanotube was prepared by dissolving it in toluene so that the ratio of conjugated polymer: SWNT = 2: 1 was 0.5 g / ml.

다음, 25°C 상온에서 한시간동안 소니케이션을 수행하여 공액 고분자와 단일벽탄소나노튜브를 분산시켰다.Next, the conjugated polymer and single-walled carbon nanotubes were dispersed by sonication at 25 ° C for one hour.

다음, 상기 공액 고분자와 단일벽탄소나노튜브가 분산된 혼합용액을 85,000g 에서 한시간씩 4회 원심분리를 수행하고 320,000g에서 열두시간동안 1회 원심분리를 수행하였다.Next, the mixed solution in which the conjugated polymer and single-walled carbon nanotubes were dispersed was centrifuged four times at 85,000 g for one hour and centrifuged once at 320,000 g for twelve hours.

그 다음, 피펫을 이용하여 원심분리된 혼합용액의 상층액을 추출하였다. 이때, 상층액에는 반도체성 SWNT와 공액 고분자가 존재하고 금속성 SWNT는 침전으로 석출된다.The supernatant of the centrifuged mixed solution was then extracted using a pipette. At this time, the semiconducting SWNT and the conjugated polymer are present in the supernatant, and the metallic SWNT is precipitated.

마지막으로, 상기 상층액을 25°C 상온에서 한시간동안 소니케이션을 수행하여 공액 고분자와 반도체성 SWNT를 분산시켰다.Finally, the supernatant was sonicated at 25 ° C for one hour to disperse the conjugated polymer and semiconducting SWNTs.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 HiPco라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 흡수파장 그래프이다.3 is an absorption wavelength graph of a single-walled carbon nanotube named HiPco according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 Rn-220라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 흡수파장 그래프이다.4 is an absorption wavelength graph of a single-walled carbon nanotube designated Rn-220 according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 4를 참조하면, 반도체성 및 금속성 단일벽탄소나노튜브가 혼재한 HiPco 또는 Rn-220의 흡수파장 그래프에 비해, 공액 고분자 처리를 한 경우에 피크가 세분화되고 장파장 쪽으로의 쉬핑이 약 100nm정도 발생한 것을 확인할 수 있다. 이는 공액 고분자와 단일벽탄소나노튜브 사이에 강한 π-π 상호작용에 의해 광학적 성질이 변했으며, 상기 반도체성 단일벽 탄소나노튜브가 상기 공액고분자에 의해 선택적으로 분리되었음을 의미한다.3 to 4, compared with the absorption wavelength graph of HiPco or Rn-220 in which semiconducting and metallic single-walled carbon nanotubes are mixed, when the conjugate polymer treatment is performed, the peak is refined and the shinging toward the longer wavelength is about 100 nm Of the total. This means that the optical properties are changed due to the strong? -N interaction between the conjugated polymer and the single-walled carbon nanotube, and the semiconducting single-walled carbon nanotube is selectively separated by the conjugated polymer.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PC12TV18T 공액고분자와 결합한 HiPco와 Arc discahge 라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 흡수파장 그래프이다.FIG. 5 is a graph of absorption wavelengths of single-walled carbon nanotubes named HiPco and Arc discahge combined with PC12TV18T conjugated polymer according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 PC12TV18T는 각각 서로 다른 단일벽탄소나노튜브인 HiPco와AD (Arc Discharge)를 분리해낼 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the PC12TV18T according to an embodiment of the present invention can separate HiPco and AD (arc discharge), which are different single wall carbon nanotubes, respectively.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 HiPco라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 라만스펙트로스코피 그래프이다.FIG. 6 is a Raman spectroscopy graph of single-walled carbon nanotubes named HiPco according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리에 따른 Rn-220라는 명칭의 단일벽탄소나노튜브의 라만스펙트로스코피 그래프이다.FIG. 7 is a Raman spectroscopy graph of a single-walled carbon nanotube designated Rn-220 according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 6내지 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공액 고분자를 통한 분리처리를 수행하기 전과 수행한 후를 비교했을 때, 금속성 단일벽탄소나노튜브(m-SWNT)의 흡수는 분리 처리 전에 비해 확연히 감소한 반면, 반도체성 단일벽탄소나노튜브(s-SWNT)의 흡수는 분리 처리 전과 후가 거의 유사한 것으로 보아 본 발명의 실시예에 따른 공액 고분자가 반도체성 SWNT를 선택적으로 랩핑하여 효과적으로 반도체성 SWNT를 분리해낼 수 있음을 알 수 있다.6 to 7, the absorption of the metallic single-walled carbon nanotube (m-SWNT) before and after the separation treatment with the conjugated polymer according to the embodiment of the present invention is measured before the separation treatment (SWNT) of the semiconducting single-walled carbon nanotube (s-SWNT) is substantially similar to that of the separation process, the conjugated polymer according to an embodiment of the present invention selectively laminates the semiconducting SWNT It can be seen that the SWNT can be separated.

도 8은 여러가지 단일벽탄소나노튜브의 특성을 도시한 표이다.8 is a table showing characteristics of various single-walled carbon nanotubes.

도 3 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자는 혼합SWNT에서 HiPco, Rn-220, AD (Arc Discharge)의 세가지 단일벽탄소나노튜브를 각각 분리해낼 수 있었다.3 to 7, the conjugated polymer according to an embodiment of the present invention was able to separate three single-walled carbon nanotubes of HiPco, Rn-220 and AD (Arc Discharge) from mixed SWNTs.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자는 0.8 내지 1.7nm의 직경을 갖는 단일벽탄소나노튜브를 보편적으로 분리할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the conjugated polymer according to an embodiment of the present invention is capable of universally separating single-walled carbon nanotubes having a diameter of 0.8 to 1.7 nm.

이때, Rn-220 단일벽탄소나노튜브는 가격이 가장 저렴하여 상용화 가능성이 가장 큰 물질이다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 이용할 경우 상업 시장에 이용 가능한 고순도의 단일벽탄소나노튜브를 제공할 수 있다.At this time, Rn-220 single-walled carbon nanotubes are the most commercially available materials because they are the cheapest. Accordingly, when the conjugated polymer according to one embodiment of the present invention is used, a high-purity single-walled carbon nanotube that can be used in a commercial market can be provided.

도 9는 본발명의 일실시예에 따른 공액 고분자를 이용하여 분리한 반도체성 단일벽탄소나노튜브를 전도물질로 적용한 트랜지스터의 전압-전류 특성 그래프이다.9 is a graph of a voltage-current characteristic of a transistor using a semiconducting single-walled carbon nanotube separated by a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention as a conductive material.

도 9의 a는 SWNTs를 이용한 트랜지스터의 구조를 도시한 그림이다.9A is a diagram showing a structure of a transistor using SWNTs.

도 9의 b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 공액고분자 PC12TV18T로 분리한 서로 다른 직경의 SNWT인 HiPco와 RN-220의 AFM (Atomic Force Microscopy) 이미지이다.FIG. 9 (b) is an AFM (Atomic Force Microscopy) image of HiPco and RN-220, SNWTs of different diameters separated by the conjugated polymer PC12TV18T according to an embodiment of the present invention.

이를 통해 본 발명의 일실시예에 따른 공액고분자가 서로 다른 직경의 SWNT를 분리할 수 있음을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the conjugated polymer according to an embodiment of the present invention can separate SWNTs of different diameters.

도 9의 c는 본 발명의 일실시예에 따른 공액 고분자의 전류-전압 특성 그래프이다.FIG. 9C is a graph of a current-voltage characteristic of a conjugated polymer according to an embodiment of the present invention.

도 9의 d를 참조하면, 더 큰 직경을 갖게 되면 소자의 on/off ratio의 특성이 좋아지며 낮은 밴드갭으로 인하여 더 높은 전하이동도를 보이는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9D, it can be seen that the higher the diameter, the better the on / off ratio characteristics of the device and the higher the charge mobility due to the lower band gap.

또한, 탄소원자 사이의 결합은 현재 반도체의 주요 소재인 실리콘의 결합보다 강하여, 실내 온도의 공기중에서 화학적으로 안정하고, 열전도도가 높아서 반도체 소자 작동시 열배출이 용이하여 과열을 방지할 수 있다는 장점이 있다.The bond between the carbon atoms is stronger than the bond of silicon which is the main material of the semiconductor at present and is chemically stable in the air at room temperature and has high thermal conductivity, .

도 9을 참조하면, 본 발명에서 제공하는 공액 고분자 및 이를 이용한 반도체성 SWNT 분리방법이 효과적으로 반도체성 SWNT를 분리하여 트랜지스터 제작에 쓰일 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the conjugated polymer and the semiconducting SWNT separation method using the conjugated polymer according to the present invention can be effectively used for manufacturing a transistor by separating semiconducting SWNTs.

종합적으로, 본 발명의 실시예에 따른 공액 고분자는 반도체성과 금속성 탄소나노튜브가 혼재하는 탄소나노튜브에서 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 분리해낼 수 있음이 확인되었다.In general, it has been confirmed that the conjugated polymer according to an embodiment of the present invention can selectively separate semiconducting carbon nanotubes from carbon nanotubes in which semiconductivity and metallic carbon nanotubes are mixed.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (13)

하기의 화학식 1으로 표시되며, 단일벽탄소나노튜브(SWNT)의 선택적 분리를 위한 공액 고분자.
[화학식 1]
Figure pat00006

상기 화학식 1에서, M1 및 M2는 모노머이고, 각각 M1은 전자주개(electron donor)이고, M2는 전자받개(electron acceptor)인 것을 특징으로 하고, R1과 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하게 선택되는 알킬 치환기이고, 상기 n은 1 내지 10000인 것을 특징으로 하고,
상기 단일벽탄소나노튜브는 반도체성 SWNT 및 금속성 SWNT를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자.
A conjugated polymer for selective separation of single walled carbon nanotubes (SWNTs) represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00006

In the general formula 1, M1 and M2 is a monomer, and each M1 is an electron donor (electron donor), and M2 is characterized in that the electron acceptor (electron acceptor), and, R 1 and R 2 are chosen to be the same as or different from each other, And n is an integer of 1 to 10000,
Wherein the single-walled carbon nanotube comprises a semiconducting SWNT and a metallic SWNT.
제1항에 있어서,
상기 M1는 사이닐렌바이닐렌 (Thienylenevinylene, TV), 바이사이오펜 (Bithiphene), 사이노사이오펜(thieno[3,2-b]thiophene), 플루오렌 (fluorene) 또는 다이사이노[3,2-b:2',3'-d]사이오펜 (Dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophene, DTT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자.
The method according to claim 1,
The M1 may be selected from the group consisting of Thienylenevinylene (TV), Bithiophene, thieno [3,2-b] thiophene, fluorene, : 2 ', 3'-d] thiophene (Dithieno [3,2-b: 2', 3'-d] thiophene, DTT) Polymers.
제1항에 있어서,
상기 M2는 다이케토피롤로파이롤 (Diketopyrrolopyrole, DPP), 벤조사이아다이아졸(benzo[c][1,2,5]thiadiazole), 벤조트리아졸 (1H-benzo[d][1,2,3]triazole), 4H-사이노[3,4-c]피롤-4,6(5H)-다이온 (4H-thieno[3,4-c]pyrrole-4,6(5H)-dione, TPD) 또는 (E)-[3,3'-빈돌리닐리덴]-2,2'-다이온 ((E)-[3,3'-biindolinylidene]-2,2'-dione)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자.
The method according to claim 1,
Wherein M2 is selected from the group consisting of diketopyrrolopyrole (DPP), benzo [c] [1,2,5] thiadiazole, 1H-benzo [d] 3] triazole, 4H-cyano [3,4-c] pyrrole-4,6 (5H) -dione (4H-thieno [3,4- ) Or (E) - [3,3'-binindolinylidene] -2,2'-dione ((E) - [3,3'-biindolinylidene] -2,2'-dione) Conjugated Polymer for Selective Separation of Single Walled Carbon Nanotubes.
제1항에 있어서,
상기 알킬 치환기는 수소, 가지가 없는 탄소수 1-18의 알킬기, 가지가 있는 탄소수 1-18의 알킬기 또는 탄소수 1-18의 알킬할라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리를 위한 공액 고분자.
The method according to claim 1,
Wherein the alkyl substituent comprises hydrogen, an alkyl group having 1-18 carbon atoms without branches, an alkyl group having 1-18 carbon atoms having a branch, or an alkyl halide having 1-18 carbon atoms, for selective separation of single walled carbon nanotubes Conjugated polymer.
단일벽탄소나노튜브(SWNT)와 공액 고분자의 혼합용액을 제조하는 단계;
상기 혼합용액의 단일벽탄소나노튜브를 분산시키는 단계;
상기 단일벽탄소나노튜브를 분산시킨 혼합용액을 원심분리하는 단계; 및
상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 공액 고분자는 제 1항에 의해 정의되는 공액 고분자인 것을 특징으로 하고,
한가지의 상기 공액 고분자를 이용하여 직경이 서로 다른 2가지 이상의 단일벽탄소나노튜브의 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
Preparing a mixed solution of a single-walled carbon nanotube (SWNT) and a conjugated polymer;
Dispersing the single-walled carbon nanotubes of the mixed solution;
Centrifuging the mixed solution in which the single-walled carbon nanotubes are dispersed; And
And extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution,
Wherein the conjugated polymer is a conjugated polymer defined by claim 1,
And separating two or more single-walled carbon nanotubes having different diameters by using one of the conjugated polymers.
제5항에 있어서,
단일벽탄소나노튜브와 공액 고분자의 혼합용액을 제조하는 단계는 단일벽탄소나노튜브와 공액 고분자의 비율이 1 : 1~5가 되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of preparing the mixed solution of the single walled carbon nanotube and the conjugate polymer is performed such that the ratio of the single walled carbon nanotube to the conjugated polymer is 1: 1 to 5.
제5항에 있어서,
상기 혼합용액의 용매는 비극성 용매인 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the solvent of the mixed solution is a nonpolar solvent.
제7항에 있어서,
상기 용매는 톨루엔인 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the solvent is toluene. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제5항에 있어서,
상기 혼합용액의 단일벽탄소나노튜브를 분산시키는 단계는 음파처리(sonication)을 통해 분산시키는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of dispersing the single-walled carbon nanotubes in the mixed solution is performed by sonication.
제5항에 있어서,
상기 단일벽탄소나노튜브를 분산시킨 혼합용액을 원심분리하는 단계는 2회 이상 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of centrifuging the mixed solution in which the single-walled carbon nanotubes are dispersed is repeated two or more times.
제5항에 있어서,
상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계는 상층액에 공액 고분자와 반도체성 SWNT가 용해되어있고, 금속성 SWNT가 침전되는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution comprises dissolving the conjugated polymer and the semiconducting SWNT in the supernatant and precipitating the metallic SWNT.
제5항에 있어서,
상기 원심분리한 혼합용액의 상층액을 추출하는 단계 다음에,
상기 상층액의 공액 고분자와 반도체성 SWNT의 혼합용액에서 상기 공액 고분자를 제거하는 단계가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
6. The method of claim 5,
After the step of extracting the supernatant of the centrifuged mixed solution,
Further comprising the step of removing the conjugated polymer in a mixed solution of the conjugated polymer of the supernatant and the semiconducting SWNT.
제10항에 있어서,
상기 상층액의 반도체성 SWNT를 분산시키는 단계는 음파처리를 통해 분산시키는 것을 특징으로 하는 단일벽탄소나노튜브의 선택적 분리방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step of dispersing the semiconducting SWNTs in the supernatant is carried out by sonication.
KR1020170139611A 2017-10-25 2017-10-25 Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes KR102113219B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170139611A KR102113219B1 (en) 2017-10-25 2017-10-25 Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170139611A KR102113219B1 (en) 2017-10-25 2017-10-25 Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190046252A true KR20190046252A (en) 2019-05-07
KR102113219B1 KR102113219B1 (en) 2020-05-21

Family

ID=66656337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170139611A KR102113219B1 (en) 2017-10-25 2017-10-25 Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102113219B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200100439A (en) * 2019-02-18 2020-08-26 가천대학교 산학협력단 Scalable separation of semiconducting single walled carbon nanotubes using bath sonication
KR20210126845A (en) * 2020-04-10 2021-10-21 한양대학교 산학협력단 Dispersion method of carbon nanotube, conductive film comprising conjugated polymer-carbon nanotube complex, and thermoelectric device comprising the same
CN114773580A (en) * 2022-04-29 2022-07-22 太原理工大学 Irregular ternary conjugated polymer photocatalytic material and preparation method and application thereof
KR20220128856A (en) * 2021-03-15 2022-09-22 한국과학기술연구원 Method for purifying crude BNNTs and composition for purified BNNTs
CN116062736A (en) * 2023-03-02 2023-05-05 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Method for improving extraction efficiency of single-chiral carbon nano tube, reagent composition and application

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070098433A (en) * 2006-03-30 2007-10-05 삼성전자주식회사 Selection method of semiconducting singlewalled carbon nanotubes
KR20110118631A (en) * 2008-12-18 2011-10-31 바스프 에스이 Semiconductor materials prepared from dithienylvinylene copolymers
KR20140003397A (en) * 2010-11-01 2014-01-09 삼성전자주식회사 Method of selective separation of semiconducting carbon nanotubes, dispersion of semiconducting carbon nanotubes, and electronic device including carbon nanotubes separated by using the method
KR101744052B1 (en) 2015-05-29 2017-06-20 가천대학교 산학협력단 Separation method of single-walled carbon nanotubes using polydimethylsiloxane film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070098433A (en) * 2006-03-30 2007-10-05 삼성전자주식회사 Selection method of semiconducting singlewalled carbon nanotubes
KR20110118631A (en) * 2008-12-18 2011-10-31 바스프 에스이 Semiconductor materials prepared from dithienylvinylene copolymers
KR20140003397A (en) * 2010-11-01 2014-01-09 삼성전자주식회사 Method of selective separation of semiconducting carbon nanotubes, dispersion of semiconducting carbon nanotubes, and electronic device including carbon nanotubes separated by using the method
KR101744052B1 (en) 2015-05-29 2017-06-20 가천대학교 산학협력단 Separation method of single-walled carbon nanotubes using polydimethylsiloxane film

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200100439A (en) * 2019-02-18 2020-08-26 가천대학교 산학협력단 Scalable separation of semiconducting single walled carbon nanotubes using bath sonication
KR20210126845A (en) * 2020-04-10 2021-10-21 한양대학교 산학협력단 Dispersion method of carbon nanotube, conductive film comprising conjugated polymer-carbon nanotube complex, and thermoelectric device comprising the same
KR20220128856A (en) * 2021-03-15 2022-09-22 한국과학기술연구원 Method for purifying crude BNNTs and composition for purified BNNTs
CN114773580A (en) * 2022-04-29 2022-07-22 太原理工大学 Irregular ternary conjugated polymer photocatalytic material and preparation method and application thereof
CN114773580B (en) * 2022-04-29 2024-04-30 太原理工大学 Irregular ternary conjugated polymer photocatalytic material and preparation method and application thereof
CN116062736A (en) * 2023-03-02 2023-05-05 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Method for improving extraction efficiency of single-chiral carbon nano tube, reagent composition and application

Also Published As

Publication number Publication date
KR102113219B1 (en) 2020-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190046252A (en) Conjugated molecule for selective separation of carbon nanotubes
Samanta et al. Conjugated polymer-assisted dispersion of single-wall carbon nanotubes: the power of polymer wrapping
Feng et al. Well-aligned polyaniline/carbon-nanotube composite films grown by in-situ aniline polymerization
Gu et al. Nanographenes and graphene nanoribbons as multitalents of present and future materials science
KR101910984B1 (en) Method of selective separation of semiconducting carbon nanotubes, dispersion of semiconducting carbon nanotubes, and electronic device including carbon nanotubes separated by using the method
Lee et al. Rheological and electrical properties of polypropylene composites containing functionalized multi-walled carbon nanotubes and compatibilizers
CN106459494B (en) Based on composite material preparation catecholamine-plate shaped graphite polymer composite
US7491376B2 (en) Chemical derivatization of silica coated fullerenes and use of derivatized silica coated fullerenes
Martel Sorting carbon nanotubes for electronics
KR20100019460A (en) Carbon nanotube solubilizer
JP2021523873A (en) Carbon nanotube alignment film, its manufacturing method and use
Chen et al. Supramolecular hexagonal platelet assemblies with uniform and precisely-controlled dimensions
Yano et al. Step-growth annulative π-extension polymerization for synthesis of cove-type graphene nanoribbons
Hu et al. Facile and green method for polystyrene grafted multi-walled carbon nanotubes and their electroresponse
Homenick et al. High-yield, single-step separation of metallic and semiconducting swcnts using block copolymers at low temperatures
Wijewardane Potential applicability of CNT and CNT/composites to implement ASEC concept: a review article
CN107285298B (en) method for selectively separating single-walled carbon nanotubes with specific diameters and chiralities and application
Ezzeddine et al. Surface modification of multiwalled carbon nanotubes with cationic conjugated polyelectrolytes: fundamental interactions and intercalation into conductive poly (methyl methacrylate) composites
JP2012082120A (en) New nanocarbon dispersant, nanocarbon fluid dispersion, and method for manufacturing nanocarbon thin film using those and nanocarbon thin film
Cui et al. Doped polyaniline/multiwalled carbon nanotube composites: Preparation and characterization
Lu et al. Hybrid modification of high‐density polyethylene with hyperbranched polyethylene‐functionalized multiwalled carbon nanotubes and few‐layered graphene
Hariharasubramanian et al. Covalent functionalization of single-walled carbon nanotubes with anthracene by green chemical approach and their temperature dependent magnetic and electrical conductivity studies
KR102596559B1 (en) Removable non-bonded polymer for dispersing carbon nanotubes
JP2019525879A (en) Method and reagent for improving production rate by selectively dispersing semiconducting carbon nanotubes
Kim et al. Architectural effects on solution self-assembly of poly (3-hexylthiophene)-based graft copolymers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right