一种用改变离心速率法分离不同直径双壁碳纳米管的方法技术

通过不同的离心速度与聚嘧啶在酸处理时分散和释放DWCNTs的性质相结合来实现控制DWCNTs尺寸。具体来说，首先通过以各种速度分离不同尺寸的聚合物/DWCNTs复合物。然后，用H2SO4（98％）处理这些经分离的复合物并从复合物中脱离DWCNTs，同时回收聚合物以便重复使用。我们发现通过尺寸控制脱离出来的DWCNTs纯度高于商业DWCNTs。聚合物的简单合成过程、H2SO4的低成本和低离心速度使得尺寸控制的DWCNTs分选过程更易于实际应用和工业规模化。

Method for separating double wall carbon nanotubes with different diameters by changing centrifugal rate method

The size of the DWCNTs is controlled by combining different centrifugal speeds with the properties of DWCNTs that is dispersed and released in the process of acid treatment. Specifically, /DWCNTs polymers are first separated by different sizes of polymers at various speeds. The separated complexes are then treated with H2SO4 (98%) and separated from the complexes by DWCNTs, while the polymer is recycled for reuse. We found that the purity of DWCNTs separated by size control is higher than that of commercial DWCNTs. The simple synthesis process of polymers, the low cost and low centrifugal speed of H2SO4 make the size controlled DWCNTs sorting process easier to be applied in practical and industrial scale.

【技术实现步骤摘要】
一种用改变离心速率法分离不同直径双壁碳纳米管的方法
本专利技术涉及一种用改变离心速率法分离不同尺寸双壁碳纳米管的方法，是一种通过聚合物修饰双壁碳纳米管并用离心等简便操作将其按照不同尺寸分离的方法。
技术介绍
碳纳米管具有良好的电学性能和传统纤维无法比拟的优异性能,比如，低密度、高拉伸强度、高弹性模量、优异的柔韧性、良好的热稳定性和化学稳定性.双壁碳纳米管(DWCNTs)作为介于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管之间的一种特殊结构碳纳米管,由于潜在的应用价位及作为研究碳纳米管层间作用最简单和理想的模型开始得到高度重视.近年来，通过各种方法分离不同尺寸的碳纳米管（CNTs）技术不断发展，已成为目前CNTs实际应用中的研究热点.但是，通过聚合物等分散助体的修饰条件下，利用浓硫酸(H2SO4)得到不同尺寸的DWCNTs并其电化学性能方面的研究鲜有报道.因此，复合后分离成为提升DWCNTs纯度的新的手段之一.本专利技术利用聚合物修饰作用成功复合了DWCNTs/聚合物复合物并进行复合后分离操作，着重讨论了不同尺寸DWCNTs的性能变化，最终提供了具有高纯度相应尺寸的DWCNTs。
技术实现思路
本专利技术首先把聚[2-氨基嘧啶-9，9-二辛基芴]溶解在四氢呋喃(THF)溶剂中，采用超声的方法把聚合物充分的分散在THF溶剂中，在这溶液中放入原料双壁碳纳米管(DWCNTs)，通过超声获得均匀分散的DWCNTs/聚合物（下面均说复合物）混合液.此溶液在未离心、转速分别为100、500、1500rpm条件下分离，取出上清液得到了控制尺寸的DWCNTs/聚合物混合液，将上清液离心、过滤等手段，把复合物分离，提纯，再把复合物用浓H2SO4、去离子水和乙醇再次洗涤，在真空下干燥，得到了控制尺寸的，不同大小颗粒的纯化的碳纳米管.并采用UV-vis、拉曼、TG等测试手段对其进行研究，探讨其性能变化并确认高纯度响应的DWCNTs尺寸。本专利技术的目的本专利技术的目的之一是提供一种借助DWCNTs分散程度的聚合物并表明此聚合物的修饰作用.本专利技术的目的之二是提供一种分离不同尺寸DWCNTs的方法.虽然分离DWCNTs尺寸方面的研究较多，但是通过分散助体的修饰条件下，利用浓硫酸的脱离作用，得到尺寸大小各不相同的DWCNTs并其纯度方面的研究鲜有报道.所以此研究有着潜在的应用前景.本专利技术的目的之三是提供具有较高纯度的DWCNTs相应的尺寸。附图说明图1：聚合物（a）、复合物（b）和脱离过程（c~e）实拍图（b：0rpm、c：100rpm、d：500rpm、e：1500rpm）图2：复合物的远紫外可见吸收光谱；图3：原始双壁碳纳米管、复合物和未离心时脱离的双壁碳纳米管的拉曼光谱扩展图；图4：原始双壁碳纳米管、复合物和未离心时脱离的双壁碳纳米管热重分析图；图5：聚合物/双壁碳纳米管复合物的TEM图；图6：不同离心速率下脱离的双壁碳纳米管的TEM图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作详细说明：聚合物的合成在100ml聚合瓶中通入氩气，搅拌下依次加入2-氨基-4,6-二碘嘧啶(0.4160mmol，144.31mg)，2，7-双(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-9，9-二辛基芴(0.4160mmol,267.31mg)，碳酸铯Cs2CO3(2.08mmol，676.0mg)，再加20.8mLDME和10.4ml去离子水,电磁搅拌下通入氩气15min,加零价钯催化剂Pd(PPh3)4(0.0208mmol,23.9mg)，氩气保护下，将反应体系在58-60℃下回流48h，反应物冷却到室温，生成物依次用甲醇、蒸馏水洗涤，氯仿/甲醇重结晶3次、再用甲醇洗涤后50℃真空干燥48h,可得138mg淡黄色粉末物,收率为69%.通过3：2：1比率，分别用30mg聚合物在20mlTHF溶剂中完全溶解，此液离心（10000rpm），取上层清液并其中添加10mgHipcoDWCNT，超声1h，得到较好分散的四瓶聚合物/DWCNTs复合物溶液.此四瓶复合物溶液，室温下一瓶未离心、三瓶离心20min，转速分别为100、500、1500rpm，得到上层清液各不相同的复合物分散液并其从顶部分批次取出.通过孔径200nm的聚四氟乙烯滤膜分别过滤各上层液，依次加入25mlTHF溶剂搅拌洗涤4h再过滤，此操作重复5次，得到除去多余聚合物的、颗粒大小不同的复合物.将复合物用浓H2SO4（5×5ml）、去离子水和乙醇再次洗涤，在真空下干燥，分别得到未离心和100、500、1500rpm离速被脱离的、具有高纯度的DWCNTs。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是一种用改变离心速率法分离不同直径双壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述方法包括：1）. 合成聚合物.2）. 将聚合物放入四氢呋喃（THF）溶剂中，经超声获得全溶解的聚合物溶液.3）. 将原料双壁碳纳米管(DWCNTs)放入所得聚合物溶液中，通过超声获得均匀分散的DWCNTs/聚合物（下面均说复合物）混合液.4）. 将超声所得的混合液，在温度为25℃，未离心、转速分别为100、500、1500rpm，时间为20分钟的条件下分离，得到一种按照颗粒大小分布的复合物分散液，将得到的分散液从顶部分批次取出，为得到不同尺寸、不同性质的纳米颗粒打好基础.5）. 将得到的上清液用聚四氟乙烯滤膜过滤，依次加入25ml THF过滤，此操作重复5次，得到未包含多余聚合物的复合物.6). 将复合物用浓H2SO4（5×5 ml）、去离子水和乙醇再次洗涤，在真空下干燥，得到大小不同纳米颗粒的具有不同电特性的被脱离的DWCNTs。

【技术特征摘要】
1.本发明是一种用改变离心速率法分离不同直径双壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述方法包括：1）.合成聚合物.2）.将聚合物放入四氢呋喃（THF）溶剂中，经超声获得全溶解的聚合物溶液.3）.将原料双壁碳纳米管(DWCNTs)放入所得聚合物溶液中，通过超声获得均匀分散的DWCNTs/聚合物（下面均说复合物）混合液.4）.将超声所得的混合液，在温度为25℃，未离心、转速分别为100、500、1500rpm...

【专利技术属性】
技术研发人员：希尔艾力·买买提依明，麦麦提江·图尔荪，萨拉麦提·拜科日，约麦尔江·麦麦提，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65