天然产物分子用于碳纳米管的分散和分离制造技术

本发明专利技术提供了一种碳纳米管分散液及其制备方法，以及用于提纯不同性质碳纳米管的用途，所述碳纳米管分散液以天然产物作为分散剂，天然产物作为分散剂不仅降低了分散成本，还适用于不同来源/管径单壁碳纳米管的分散和分离，且分散得到的单壁碳纳米管分散液稳定性好，长期储存后单壁碳纳米管依然可以保持单分散的状态，使用天然产物通过分离单壁碳纳米管分散液还可分离得到特定性质的单壁碳纳米管，分离得到的特定性质的单壁碳纳米管纯度高，性质均一，特别是分离得到的半导体性单壁碳纳米管的纯度高，在电学和光学器件中具有良好的应用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
天然产物分子用于碳纳米管的分散和分离


[0001]本专利技术涉及碳纳米管的分散方法，具体涉及天然产物用于碳纳米管的分散和双水相分离。

技术介绍

[0002]碳纳米管独特的一维纳米结构和优异的电学、光学性质使其在光电子学器件、传感和成像等诸多领域均有着重要的应用价值。近年来，随着高性能碳纳米管器件、高分辨率生物成像及窄带单光子发射等高端应用的发展，对结构均一的单壁碳纳米管的分离提出越来越高的要求。然而，单壁碳纳米管粉末样品通常是由各种不同手性的碳纳米管组成的混合物，因此，单壁碳纳米管的分散和分离具有重要意义。
[0003]目前，人们已经开发了表面活性剂和DNA等分散剂用于碳纳米管的分散和分离。其中，脱氧胆酸钠是一种常用的分散碳纳米管的表面活性剂，分散效果好，分散液浓度高。然而，脱氧胆酸钠和DNA作为分散剂成本高昂，而其他常用作碳纳米管分散的表面活性剂对碳纳米管的分散效率和分散效果仍亟待提高。碳纳米管的单分散程度又会对其分离造成影响。
[0004]因此，开发新的碳纳米管分散剂和分散方法，降低成本，同时提高特定性质碳纳米管的分离效果尤为关键。

技术实现思路

[0005]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用天然产物作为碳纳米管的分散剂不仅成本低，还对碳纳米管具有良好的分散作用，其与碳纳米管制得的碳纳米管分散液稳定好，长期储存后单壁碳纳米管依然可以保持单分散的状态，同时其用于碳纳米管的分离中也具有良好的分离效果，可分离提纯特定性质的单壁碳纳米管，特别是对金属性和半导体性碳纳米管具有良好的分离效果，分离得到的半导体性碳纳米管纯度高，在电学和光学器件中具有良好的应用前景，从而完成本专利技术。
[0006]本专利技术第一方面在于提供一种碳纳米管分散液，该碳纳米管分散液包括碳纳米管粉末和分散剂；
[0007]所述分散剂选自苷类、蒽醌类、二酮类和黄酮醇类天然产物中的一种。
[0008]本专利技术第二方面在于提供一种制备本专利技术第一方面所述碳纳米管分散液的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤1、将碳纳米管粉末、分散剂和水混合形成悬浊液；
[0010]步骤2、将步骤1制得的悬浊液超声分散、离心，得到碳纳米管分散液。
[0011]本专利技术第三方面在于提供一种本专利技术第一方面所述的碳纳米管分散液或由本专利技术第二方面所述制备方法制得的碳纳米管分散液用于分离提纯不同性质碳纳米管的用途。
[0012]本专利技术第四方面在于提供一种金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管的分离方法，所述分离方法包括以下步骤：
[0013]步骤Ι、混合碳纳米管分散液、聚乙二醇、葡聚糖、分散剂和水，得到混合溶液；
[0014]步骤Ⅱ、将步骤Ι得到的混合溶液离心，完成分离。
[0015]本专利技术提供的天然产物用于碳纳米管的分散和分离具有以下优势：
[0016]采用天然产物作为分散剂用于碳纳米管的分散和分离具有成本低，分离和分散效果好的优点，且得到的碳纳米管分散液可长时间保持稳定，其分离得到的半导体性碳纳米管纯度高，可用于电学和光学器件中。
附图说明
[0017]图1示出本专利技术实施例1制得碳纳米管分散液的紫外可见近红外吸收光谱图；
[0018]图2示出实施例1制得碳纳米管分散液静置142天后的紫外可见近红外吸收光谱；
[0019]图3示出本专利技术实施例1制得碳纳米管分散液的冷冻电镜图；
[0020]图4a示出本专利技术实施例4分离得到的上相和下相的紫外可见近红外吸收光谱图；
[0021]图4b示出以图4a中989nm处的吸收峰归一化后所得图谱；
[0022]图5a示出实验例4小管径和大管径碳纳米管分离后的紫外可见近红外吸收光谱图；
[0023]图5b示出以图5a中的最高峰归一化后所得图谱。
具体实施方式
[0024]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0025]本专利技术第一方面在于提供一种碳纳米管分散液，该碳纳米管分散液包括碳纳米管粉末和分散剂。
[0026]所述碳纳米管可商购也可自制。
[0027]本专利技术使用的分散剂为天然产物，天然产物是指由动物、植物和微生物体内提取的代谢产物或内源性的化学成分，经试验发现，用天然产物对碳纳米管进行分散，可得到碳纳米管单分散性好、溶液浓度高、在酸性条件下可长时间保持稳定的碳纳米管分散液，由于天然产物成本低，因此，可极大降低碳纳米管的分散成本。
[0028]所述分散剂选自苷类、蒽醌类、二酮类和黄酮醇类天然产物中的一种。优选地，所述天然产物选自苷类、蒽醌类和二酮类天然产物中的一种。
[0029]本专利技术人发现用上述天然产物作为分散剂对碳纳米管进行分散，碳纳米管单分散性好、浓度高，且可长时间保持稳定。进一步试验发现，黄酮醇类天然产物分子可以分散单壁碳纳米管，但其水溶性通常较差，制备的分散液浓度低于使用苷类、蒽醌类和二酮类天然产物分子制备单壁碳纳米管分散液。
[0030]所述苷类天然产物选自甘草酸C
42
H
62
O
16
、甘草次酸C
30
H
46
O4、甜菊苷C
38
H
60
O
18
、黄岑苷C
21
H
18
O
11
、人参皂苷F1 C
36
H
62
O9、人参皂苷F2 C
42
H
72
O
13
、人参皂苷F3C
41
H
70
O
13
、人参皂苷F11 C
42
H
72
O
14
、人参皂苷Mb C
47
H
80
O
17
、人参皂苷R0 C
48
H
76
O
19
、人参皂苷Rb1 C
54
H
92
O
23
、人参皂苷Rb2 C
53
H
90
O
22
、人参皂苷Rb3C
53
H
90
O
22
、人参皂苷RcC
53
H
90
O
22
、人参皂苷Rd C
48
H
82
O
18
、人参皂苷Re C
48
H
82
O
18
、人参皂苷RfC
42
H
72
O
14
、人参皂苷Rg1 C
42
H
72
O
14
、人参皂苷Rg2 C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液，其特征在于，该碳纳米管分散液包括碳纳米管粉末和分散剂，所述分散剂选自苷类、蒽醌类、二酮类和黄酮醇类天然产物中的一种。2.根据权利要求1所述的碳纳米管分散液，其特征在于，所述苷类天然产物选自甘草酸C
42
H
62
O
16
、甘草次酸C
30
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46
O4、甜菊苷C
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60
O
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、黄岑苷C
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、人参皂苷F1C
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O9、人参皂苷F2 C
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、人参皂苷F3C
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、人参皂苷Mb C
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54
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、人参皂苷Rb2 C
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、人参皂苷Rb3C
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O
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、人参皂苷Re C
48
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82
O
18
、人参皂苷RfC
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H
72
O
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、人参皂苷Rg1 C
42
H
72
O
14
、人参皂苷Rg2 C
42
H
72
O
13
、人参皂苷Rg3 C
42
H
72
O
13
、人参皂苷Rh1 C
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H
62
O9、人参皂苷Rh2 C
36
H
62
O8、人参皂苷Rh4 C
36
H
60
O8、人参皂苷Rk1 C
42
H
70
O
12
、人参皂苷Rk3C
36
H
60
O8、人参皂苷C
‑
K C
36
H
62
O8、假人参皂苷RT1C
47
H
74
O
18
、罗汉果皂苷II
‑
A2 C
42
H
72
O
14
、罗汉果皂苷II
‑
EC
42
H
72
O
14
、罗汉果皂苷IIIC
48
H
82
O
19
、罗汉果皂苷
Ⅲ‑
A1C
48
H
82
O
19
、罗汉果皂苷III
‑
A2 C
48
H
82
O
19
、罗汉果皂苷
Ⅲ‑
EC
48
H
82
O
19
、11
‑
O
‑
罗汉果皂苷IV C
54
H
90
O
24
、罗汉果皂苷IV
‑
A C
54
H
92
O
24
、罗汉果皂苷IV
‑
E C
54
H
92
O
24
、罗汉果皂苷V C
60
H
102
O
29
、去氧罗汉果皂苷V C
60
H
102
O
28
、罗汉果皂苷IV C
54
H
90
O
24
、罗汉果皂苷V C
60
H
102
O
29
、去氧罗汉果皂苷V C
60
H

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦，吕敏，王孟，何岳灿，张则尧，张莉，李维红，张奇涵，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：