本发明专利技术提供一种利用碱处理除去残余分散剂制备碳纳米管薄膜方法，其特征在于在基板上通过过滤法形成碳纳米管膜后，将碳纳米管薄膜浸渍于氢氧化钠溶液中一段时间使分散剂发生化学降解，然后将碳纳米管薄膜用去离子水浸泡并冲洗以除去降解后的分散剂碎片。碱处理除去分散剂的特点在于条件温和，不会对碳纳米管膜以及柔性衬底造成损害，既有效的除去了分散剂极大地提高了薄膜的导电性，能够容易且高生产效率地制造柔性的低电阻、高透光率的单壁碳纳米管膜，又保持了薄膜的柔性以及透过性。此外，碱处理除去分散剂不会引入掺杂，处理后的薄膜具有极好的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用碱处理除去残余分散剂制备高性能碳纳米管薄膜的方法，更确切 地说利用碱处理除去残余的DNA或RNA分散剂，以制造柔性的低薄层电阻、高透光的单壁碳 纳米管薄膜的方法，属于碳纳米管薄膜的制备领域。
技术介绍
透明导电薄膜被广泛的应用在透明电极，触摸屏，液晶显示器，有机发光二极管等 各种电子器件中。在过去的几十年中，ITO由于其优异的导电性和透明性而垄断了透明导 电薄膜的市场。不幸的是近年来ITO的缺点逐渐显现出来。首先，在过去的十年中，铟的 价格急剧上升，这大大增加了 ITO的成本。其次，ITO的脆性限制了他们在柔性器件中的 应用。据报道，超过的形变便会导致ITO的电导率产生不可逆的损失(Leterrier，Y.； Medico, L. ；Demarco, F. ；Manson, J. Α. E. ；Betz, U. ；Escola, M. F. ；Olsson, M. K. ；Atamny, F. Thin Solid Films 2004，460，156-166.)。碳纳米管有着极好的柔性以及优异的导电 性，有望取代ITO应用在透明导电薄膜上。科研人员已经对碳纳米管透明导电薄膜做了 大量研究。一些人研究了碳纳米管类型的影响。Zhang等利用不同类型的碳纳米管制备 了透明导电薄膜，他们发现使用电弧法碳纳米管制备的薄膜在同样的透过率时其导电性 明显优于高压一氧化碳(HiPCO)碳纳米管制备的薄膜(Zhang, D. H. ；Ryu, K. ；Liu, X. L.； Polikarpov, E. ；Ly, J. ；Tompson, Μ. E. ；Zhou, C. W. Nano Lett. 2006，6，1880—1886.)。后处 理是另一个研究的热点。硝酸(Shin, D. W. ；Lee, J. H. ；Kim, Y. H. ；Yu, S. Μ. ；Park, S. Y.； Yoo, J. B. Nanotechnology 2009，20，475703.)以及二氯亚砜(Dettlaff-Wegl ikowska， U. ；Skakalova, V. ；Graupner, R. ；Jhang, S. H. ；Kim, B. H. ；Lee, H. J. ；Ley, L. ；Park, Y. W.； Berber, S. ；Tomanek，D.，et al. J. Am. Chem. Soc. 2005，127，5125-5131.)已被用于掺杂碳 纳米管以提高薄膜的性能。添加导电高分子同样可以提高碳纳米管膜的导电性。De等将 碳纳米管与导电高分子混合制备的薄膜导电率高于105S/m，经过100次弯折后其导电性 依然保持恒定(De, S. ；Lyons, P. Ε. ；Sorel, S. ；Doherty，Ε. M. ；King, P. J. ；Blau, W. J.； Nirmalraj, P. N. ；Boland, J. J. ；Scardaci, V. ；Joimel, J. , et al. Acs Nano 2009,3, 714-720.)。制备碳纳米管薄膜的方法有很多，例如，真空过滤法，喷涂法，旋涂法，浸渍法等 等。无论你采用哪种方法做膜，第一步都是制备均勻稳定的碳纳米管分散液。由于其高的 表面能，市售碳纳米管聚集成大的管束，使用时必须先将其剥离成小的管束。常用的方法包 括共价改性法和非共价改性法。前者会引入缺陷从而会降低碳纳米管的导电性。相比之 下，非共价改性法则是一种高效无损的碳纳米管分散方法。常用的分散剂为阴离子表面活 性剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等。这些表面活性剂可以将碳纳 米管分散成小的管束甚至单分散并可以达到较高的浓度(Islam，M. F. ；Rojas, Ε. ；Bergey, D.M. Johnson, Α. Τ. ； Yodh, Α. G. Nano Lett. 2003，3，269-273.)。然而这些分散剂用量较 大，常常需要达到临界胶束浓度，残留的分散剂会大大降低薄膜的导电性(Ishibashi，Α.；Nakashima, N. Chem. -Eur. J. 2006，12，7595—7602.)。近年来，生物分子如DNA，RNA等被用于分散碳纳米管。他们有很多优点。首先，他 们具有磷酸根等亲水基团以及长的碳链骨架和碱基等亲油基团，因而他们具有很强的分散 碳纳米管的能力(Wang，H. ；Lewis, J. P. ；Sankey，0· F. Phys. Rev. Lett. 2004，93，016401.)。 其次，他们用量少，他们的用量仅为SDS的十分之一便可以有效的分散碳纳米管。在Zheng 等的研究中，DNA 与碳管的重量比仅为 1 1 (Zheng, Μ. Jagota，Α. ；Semke, Ε. D. ；Diner, B. Α. ；McLean, R. S. ；Lustig, S. R. ；Richardson, R. Ε. ；Tassi, N. G. Nature Materials 2003，2，338-342.)，在Jeyne等的工作中RNA的用量更低，仅为碳管的1/2 (Jeynes，J. C. G.； Mendoza, E. ；Chow, D. C. S. ；Watts, P. C. R. ；McFadden, J. ；Silva, S. R. P. Adv. Mater. 2006, 18,1598-1602.)。再次，他们在可见光区基本无吸收，不会降低薄膜的透过率。此外，他们 容易被酸、碱以及相应的酶降解掉。这为分散剂的除去提供了一条有效途径。虽然酸处理可以有效的除去分散剂，但他们会引入掺杂使薄膜的稳定性下降，并 且长时间的酸处理会使得PET衬底变脆，影响薄膜的柔性。本专利专利技术的碱处理法便克服 了这些缺点，既能有效的除去分散剂，又能很好的保持膜的稳定性以及柔性。
技术实现思路
本专利技术提供一种，不仅利用 DNA或RNA有效地分散碳纳米管，制备碳纳米管薄膜，而且利用碱溶液处理方法，除去碳纳 米管膜中残余的分散剂，从而获得了去除残余分散剂的低电阻、高透过率的单壁碳纳米管膜。为了解决上述问题，首先本专利技术提供一种有效的碳纳米管分散是使用DNA、RNA等 生物分子作为分散剂，分散碳纳米管从而不仅可大大降低了分散剂的用量；而且，通过使用 特定的DNA或RNA生物分子做分散剂，溶解于溶剂中分散碳纳米管，并使用所述的分散有碳 纳米管的溶液制备薄膜。但问题在于使用DNA或RNA作分散剂制备的碳纳米管中往往含残 留分散剂，从而影响碳纳米管的性能。本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管膜中残余分散剂的去除方法，是通过将上述 碳纳米管膜浸泡在一定浓度的碱溶液中实现的。也即，本专利技术首先在基板上通过过滤法形成碳纳米管膜，它是通过使用在特定的 生物分子DNA或RNA作为分散剂，溶解于溶剂中分散碳纳米管，并使用所述的分散有碳纳米 管的溶液制备而成，接着通过上述碱处理去除残余分散剂后经烘干处理最终得到的。DNA或 RNA生物分子系在碱溶液中可降解的生物分子。具体地说，本专利技术是通过下列方式实施的首先将可降解生物分子DNA、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用碱处理除去残余分散剂制备碳纳米管薄膜方法，其特征在于首先将在碱溶液中可降解生物分子ＤＮＡ或ＲＮＡ溶于溶剂中，加入碳纳米管，经超声分散得到稳定的悬浮液，然后直接或者将该悬浮液高速离心除去其中尺寸较大的管束后，使用真空过滤法制备碳纳米管薄膜，其特征在于将制备的碳纳米管薄膜浸泡于质量百分浓度为１－３０％的碱溶液中，然后洗涤，烘干。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高濂，王冉冉，孙静，张婧，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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