本发明专利技术提供一种碳纳米管分散体，所述分散体包括碳纳米管、表面活性剂和溶剂，其中所述表面活性剂包括猪去氧胆酸钠。本发明专利技术还提供一种选择性分离碳纳米管的方法，包括：(1)将碳纳米管原料制成包括猪去氧胆酸钠和辅助表面活性剂的碳纳米管复合分散液；(2)将碳纳米管复合分散液载入凝胶柱中，用平衡液冲洗出未吸附在凝胶柱上的碳纳米管，然后用洗脱液对吸附的碳纳米管进行选择性分步洗脱。本发明专利技术首次将商业化胆酸盐衍生物猪去氧胆酸钠应用于碳纳米管的分散和结构分离，相较于以往广泛使用的表面活性剂，猪去氧胆酸钠对碳纳米管具有更高的分散性和结构选择性。本发明专利技术的方法具有简单、高效、易于自动化和规模化等优点。易于自动化和规模化等优点。易于自动化和规模化等优点。
【技术实现步骤摘要】
碳纳米管分散体和选择性分离碳纳米管的方法
[0001]本专利技术涉及一种碳纳米管分散体和选择性分离碳纳米管的方法，具体涉及一种用于选择性分离碳纳米管的表面活性剂及其应用。
技术介绍
[0002]碳纳米管作为一维管状碳纳米材料，不仅拥有优异的光、电、热、力学等性能，而且由于碳纳米管多样的原子螺旋结构，表现出一维材料丰富独特的光电子、物理特性，在光电子、生物、化学、医药等领域具有广泛的应用前景。碳纳米管的卓越性能与其结构在原子尺度的排列方式密切相关。如何从原子尺度精准调控碳纳米管的原子结构，制备具有单一结构均一性质的碳纳米管，实现其性质与功能的人工设计与调控，是推动碳纳米管应用的核心科学与关键技术问题。
[0003]碳纳米管的结构可控制备主要有两种途径：一种是通过生长直接控制碳纳米管结构；另一种是通过生长后的分离技术，即从生长后包含不同结构的碳纳米管混合物中分离出单一结构碳纳米管。目前，碳纳米管结构控制的生长技术还处于研究发展阶段，虽然可以合成出特定结构的碳纳米管，但是其种类和规模还远远无法满足应用需求。相对于直接生长法，近年来陆续发展出的多种碳纳米管结构分离技术，包括密度梯度离心法、离子交换色谱法、两相分离法以及凝胶色谱法等，都表现出较强的碳纳米管结构分辨能力，能够分离出多种单一结构碳纳米管。其中，凝胶色谱法因为其操作简单、高效、低成本、易于自动化等优势，被认为是目前最适合规模化制备单一结构碳纳米管的方法。
[0004]在包括凝胶色谱法在内的众多分离方法中，通常都需要使用一种或多种表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠、胆酸钠、或脱氧胆酸钠等来实现碳纳米管的结构选择性分离。目前，适用于碳纳米管结构分离的表面活性剂的种类非常有限，极大地限制了碳纳米管结构分离的进一步发展。因此，寻找一种适用于高效地分散和分离碳纳米管的新表面活性剂，发展出适用于不同碳纳米管原材料的普适性分离方法，对深入阐明不同结构碳纳米管的内在属性以及在不同领域发展先进应用都极具意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是针对现有表面活性剂种类的不足，提供一种适用于碳纳米管分散和结构分离的新的表面活性剂。
[0006]本专利技术的专利技术人发现，相对于以往广泛使用的胆酸钠分散碳纳米管，新的表面活性剂猪去氧胆酸钠具有更好的分散能力，可以满足高浓度碳纳米管分散液的分散制备，其分散能力是胆酸钠的1～7倍。
[0007]因此，本专利技术提供了一种碳纳米管分散体，所述分散体包括碳纳米管、表面活性剂和溶剂，其中所述表面活性剂包含猪去氧胆酸钠。
[0008]其中，猪去氧胆酸钠的化学结构式如式I所示：
[0009][0010]根据本专利技术提供的碳纳米管分散体，其中，基于100重量份的所述分散体，所述猪去氧胆酸钠的含量为0.1～5重量份，优选为0.5～2重量份。
[0011]根据本专利技术提供的碳纳米管分散体，其中，基于100重量份的所述分散体，所述碳纳米管的含量为0.0001～0.5重量份，优选为0.1～0.2重量份。
[0012]根据本专利技术提供的碳纳米管分散体，其中，所述碳纳米管的原料可以是粉末状碳纳米管、块状碳纳米管、片状碳纳米管或薄膜状碳纳米管。优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，其管径范围可以为0.7～3.0纳米。其中，所述碳纳米管原料可以是未功能化碳纳米管，也可以是功能化碳纳米管。
[0013]根据本专利技术提供的碳纳米管分散体，其中，所述溶剂可以是无机溶剂，也可以是有机溶剂，或者它们的混合物。例如，在一种优选的实施方式中，所述溶剂可以是水，或者是无机酸的水溶液，例如硝酸、硫酸、盐酸或氯磺酸等的水溶液。在另一些实施方式中，所述溶剂可以是有机溶剂，或者是有机溶剂与水的混合物，或者是两种或更多种有机溶剂的混合物，其中所述有机溶剂可以是醇溶剂，例如甲醇、乙醇、异丙醇等；酮溶剂，例如丙酮、N
‑
甲基吡咯烷酮等；酸溶剂，例如甲酸、乙酸、羧酸等；酰胺溶剂，例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。
[0014]根据本专利技术提供的碳纳米管分散体，其中，所述表面活性剂还可以包括本领域常用的其它表面活性剂作为辅助表面活性剂。例如，所述辅助表面活性剂可以选自辛烷基硫酸钠、癸烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、正十六烷基硫酸钠、胆酸钠、水合胆酸钠、脱氢胆酸钠和脱氧胆酸钠中的一种或多种。在一种优选的实施方式中，所述辅助表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
[0015]另一方面，本专利技术还提供一种选择性分离碳纳米管的方法，所述方法包括以下步骤：
[0016](1)将碳纳米管原料制成碳纳米管复合分散液，所述复合分散液包括碳纳米管、表面活性剂和溶剂，其中所述表面活性剂包括猪去氧胆酸钠和辅助表面活性剂；
[0017](2)将步骤(1)得到的碳纳米管复合分散液载入凝胶柱中，用平衡液冲洗出未吸附在凝胶柱上的碳纳米管，然后用洗脱液对吸附在凝胶柱中的碳纳米管进行选择性分步洗脱。
[0018]在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)可以包括：用猪去氧胆酸钠的溶液将碳纳米管原料分散得到初始分散液；向该初始分散液中加入辅助表面活性剂或者辅助表面活性剂的溶液得到碳纳米管复合分散液。例如，在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中制备初始分散液的方法可以包括：将碳纳米管粉末与猪去氧胆酸钠的水溶液混合，经超声分散，离心纯化得到碳纳米管初始分散液。优选地，基于100重量份的所述初始分散液，所述猪去氧胆酸钠的含量为0.1～5重量份，优选为0.5～2重量份；所述碳纳米管的含量为0.0001～0.5重量份，优选为0.001～0.1重量份。优选地，所述超声分散处理为使用水浴超声设备或
细胞破碎仪；更优选地，使用细胞破碎仪处理时，所述分散液的体积为1～200ml，所述超声输出功率密度为2～40W/cm2，超声时间为0.1～20小时。
[0019]本专利技术第一方面提供的“碳纳米管分散体”包括本专利技术的选择性分离碳纳米管的方法中所述的“初始分散液”和“复合分散液”这两种状态。在本专利技术的选择性分离碳纳米管的方法中，所述“初始分散液”和“复合分散液”的区别主要在于：“初始分散液”中仅包含猪去氧胆酸钠一种表面活性剂，即可形成碳纳米管的分散液，“复合分散液”中除了猪去氧胆酸钠以外，还包含至少一种辅助表面活性剂；并且“复合分散液”中猪去氧胆酸钠的浓度通常低于“初始分散液”中猪去氧胆酸钠的浓度。
[0020]根据本专利技术提供的选择性分离碳纳米管的方法，在所述步骤(1)中，基于100重量份的所述复合分散液，所述猪去氧胆酸钠的量为0.025～0.3重量份，优选为0.05～0.1重量份。在所述步骤(1)中，基于100重量份的所述复合分散液，所述碳纳米管的量为0.0001～0.5重量份，优选为0.1～0.2重量份。在所述步骤(1)中，基于100重量份的所述复合分散液，所述辅助表面活性剂的量为0.1～2重量份，优选为0.2～1重量份。
[0021]根据本专利技术提供的选择性分离碳纳米管的方法，其中，所述碳纳米管原料为粉末状碳纳米管、块状碳纳米管、片状碳纳米管或薄膜状碳纳米管。优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管分散体，所述分散体包括碳纳米管、表面活性剂和溶剂，其中所述表面活性剂包括猪去氧胆酸钠。2.根据权利要求1所述的碳纳米管分散体，其中，基于100重量份的所述分散体，所述猪去氧胆酸钠的含量为0.1～5重量份，优选为0.5～2重量份；优选地，基于100重量份的所述分散体，所述碳纳米管的含量为0.0001～0.5重量份，优选为0.1～0.2重量份。3.根据权利要求1所述的碳纳米管分散体，其中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，其管径范围为0.7～3.0纳米。4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳纳米管分散体，其中，所述溶剂是无机溶剂、有机溶剂或者它们的混合物；优选地，所述溶剂是水。5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纳米管分散体，其中，所述表面活性剂还包括辅助表面活性剂，所述辅助表面活性剂选自辛烷基硫酸钠、癸烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、正十六烷基硫酸钠、胆酸钠、水合胆酸钠、脱氢胆酸钠和脱氧胆酸钠中的一种或多种；优选地，所述辅助表面活性剂为十二烷基硫酸钠。6.一种选择性分离碳纳米管的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将碳纳米管原料制成碳纳米管复合分散液，所述复合分散液包括碳纳米管、表面活性剂和溶剂，其中所述表面活性剂包括猪去氧胆酸钠和辅助表面活性剂；(2)将步骤(1)得到的碳纳米管复合分散液载入凝胶柱中，用平衡液冲洗出未吸附在凝胶柱上的碳纳米管，然后用洗脱液对吸附在凝胶柱中的碳纳米管进行选择性分步洗脱。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤(1)包括：用猪去氧胆酸钠的溶液将碳纳米管原料分散得到初始分散液；向该初始分散液中加入辅助表面活性剂得到碳纳米管复合分散液。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在所述步骤(1)中，基于100重量份的所...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏小均，刘琳，刘华平，周维亚，解思深，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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