CN107298436A - 获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法 - Google Patents

获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107298436A
CN107298436A CN201610212475.6A CN201610212475A CN107298436A CN 107298436 A CN107298436 A CN 107298436A CN 201610212475 A CN201610212475 A CN 201610212475A CN 107298436 A CN107298436 A CN 107298436A
Authority
CN
China
Prior art keywords
walled carbon
carbon nanotubes
redoubling
micromolecular
benzene
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CN201610212475.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107298436B (zh
Inventor
李清文
韩杰
李红波
邱松
金赫华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Original Assignee
Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
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 Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS filed Critical Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority to CN201610212475.6A priority Critical patent/CN107298436B/zh
Publication of CN107298436A publication Critical patent/CN107298436A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107298436B publication Critical patent/CN107298436B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/02—Single-walled nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/22—Electronic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其包括：将单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成分散溶液；将分散溶液分离形成固相部分和液相部分，再从所述液相部分收集半导体性单壁碳纳米管。本发明利用复并苯类小分子分散剂对半导体性单壁碳纳米管(s‑SWCNTs)具有优异选择性的特点，通过简单操作，可规模化制备高纯度半导体性单壁碳纳米管，且所获高纯度半导体性单壁碳纳米管可直接用来制备高性能薄膜晶体管，亦可以用来充当太阳能电池中的空穴传输层。

Description

获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法
技术领域
本发明属于碳纳米管技术领域，特别涉及一种通过选择性分离金属性和半导体性单壁碳纳米管而获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法。
背景技术
半导体性单壁碳纳米管作为一种最具前景的一维半导体材料已经在电子领域获得极大的关注。但是，单壁碳纳米管(single-walled carbonnanotubes:SWNTS)在其合成过程中不可避免地会混杂有金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)的混入极大限制了半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)在分子电子学和光电学领域的进一步研究及应用。
目前，获得半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的方法主要分为两种，即：直接生长法和后处理分离法。其中，后处理分离法具有易实现规模化制备、半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)纯度高、可重复性强等优点。
通过后处理分离法获得半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的方法主要包括：密度梯度离心法、柱色谱分离法、双水相分离法和共轭分子分离法。其中，共轭分子分离法具有工艺简单，半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)纯度高和可规模化制备等特点。然而，现有技术中所选择的共轭分子大部分为共轭聚合物，目前利用小分子分离高纯度半导体性单壁碳纳米管的方案还没有见诸报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供的一种获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法包括：
将单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成分散溶液；
将分散溶液分离形成固相部分和液相部分，再从所述液相部分收集半导体性单壁碳纳米管。
其中，所述单壁碳纳米管包含混杂的金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管。
本发明实施例还提供了复并苯类小分子分散剂作为金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管的选择性分离剂的用途。
与现有技术相比，本发明的优点包括：利用复并苯类小分子分散剂对半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)具有优异选择性的特点，通过简单操作，可规模化制备高纯度半导体性单壁碳纳米管，其可直接用来制备高性能薄膜晶体管，亦可以用来充当太阳能电池中的空穴传输层。
附图说明
图1是本发明一实施方式中一种高纯度半导体性单壁碳纳米管分离工艺流程图。
图2a是本发明一实施方式中复并苯类小分子分散剂的紫外可见光吸收光谱图。
图2b是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管的紫外可见光吸收光谱图。
图2c是本发明一实施方式中原始单壁碳纳米管和经过不同复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在633nm激发波长下的拉曼光谱(RBM峰)。
图2d是本发明一实施方式中原始单壁碳纳米管和经过不同复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在633nm激发波长下的拉曼光谱(G峰)。
图3a是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管的AFM图。
图3b是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管的AFM上碳纳米管的高度相位图。
图4a是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在光照前的AFM图。
图4b是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在光照后的AFM图。
图4c是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在光照前后AFM上单壁碳纳米管的高度相位图。
图5a是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在经过酸洗后的AFM图。
图5b是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在酸洗后AFM上单壁碳纳米管的高度相位图。
图6a是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在经过气体刻蚀后的AFM图。
图6b是本发明一实施方式中经过复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在经过气体刻蚀后AFM上碳纳米管的高度相位图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明实施例的一个方面提供了一种获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其包括：
将单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成分散溶液；
将分散溶液分离形成固相部分和液相部分，再从所述液相部分收集半导体性单壁碳纳米管。所述半导体性单壁碳纳米管通过吸收光谱和拉曼光谱表征，确认半导体性纯度大于99.9％。
其中，所述单壁碳纳米管包含混杂的金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管。
较为优选的，所述复并苯类小分子分散剂至少可以具有下式A、B、C、D中任一者所示的结构：
其中，R至少选自氢原子或具有1～20个碳原子的直链、支链或者环状烷基链中的任意一种，并且式B中R在苯环上的取代位置包括对位、间位或邻位。
进一步的，所述分散介质可优选自有机溶剂，例如可以采用甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、环己烷、氮甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，在本发明所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法中，至少可选用超声、振荡、搅拌、球磨等方式中的任意一种使单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成所述分散溶液。
例如，在本发明的一些实施方案中，可以通过超声波处理使单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成所述分散溶液，其中采用的超声功率优选为5W～100W，超声时间优选为2～10h。
进一步的，所述复并苯类小分子分散剂与单壁碳纳米管的质量比可优选为1：0.5～2。
进一步的，所述复并苯类小分子分散剂在所述分散介质中的浓度可优选为0.5～2mg/ml。
在本发明的一些实施方案中，可以通过对所述分散溶液进行离心处理，离心转速优选为10000g～200000g，时间优选为10分钟～10小时，从而将所述分散溶液分离形成固相部分(或称“沉淀物”)和液相部分(或称“上清液”)。其中，金属性单壁碳纳米管被富集于固相部分内。
进一步的，所述液相部分包含富集的、结合有所述复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管。
更进一步的，所述复并苯类小分子分散剂包覆于所述半导体性单壁碳纳米管表面。
在本发明的一些实施方案中，可以通过对所述液相部分进行微孔过滤(滤孔孔径约0.1μm)或再经过20000g、0.5h的离心处理，得到表面结合有复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管。具体而言，在这些实施方案中，通过对前述液相部分(上清液)进行过滤或再离心处理，可以将表面包覆有复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)沉积出来而利于收集。
进一步的，用于对所述液相部分进行过滤的滤膜孔径可以为0.1～0.3μm，优选在0.2μm左右。
在本发明的一些较佳实施方案中，还可通过除去与所述半导体性单壁碳纳米管结合的复并苯类小分子分散剂，从而获得高纯度半导体性单壁碳纳米管。
例如，在本发明的一些实施方案中，至少可以选用酸洗(例如以5％～20％的三氟乙酸或的盐酸浸泡10分钟左右)、气体刻蚀(50～700℃氩气保护下处理20～120min)或光照(350nm～450nm的光源20W下照射10～30分钟)方式中的任一者方法使所述复并苯类小分子分散剂裂解，从而除去与所述半导体性单壁碳纳米管结合的复并苯类小分子分散剂。
进一步的，前述酸洗方式采用的酸类物质可以选自三氟乙酸、盐酸、硫酸、硝酸等质子酸，但不限于此。
进一步的，前述气体刻蚀方式可采用氢等离子体刻蚀等方式，刻蚀功率优选为100～500W，气体流量优选为100～500sccm，刻蚀时间优选为3～5min。
进一步的，前述光照方式可通过以波长在450nm以下，优选为350～400nm的光源对结合有复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管进行照射而实现。
其中，若采用酸洗或光照方式，可以直接将前述酸类物质加入前述液相部分或以前述波长的光源直接照射前述液相部分，即可实现复并苯类小分子分散剂的裂解，获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管，之后再通过前述过滤或再离心方式对液相部分进行处理，即可获得高纯度的半导体性单壁碳纳米管。
当然，可以先采用前述的过滤、再离心等方式将结合有所述复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管从前述液相部分中分离出来，再进行前述酸洗、气体刻蚀或光照处理。
藉由本发明前述的方法，即能获取大量高纯度、直径分布均匀的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。
本发明实施例的另一个方面提供了复并苯类小分子分散剂作为金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管的选择性分离剂的用途。
进一步的，所述复并苯类小分子分散剂至少可以具有下式A、B、C、D中任一者所示的结构：
其中，R至少选自氢原子或具有1～20个碳原子的直链、支链或者环状烷基链中的任意一种，并且式B中R在苯环上的取代位置包括对位、间位或邻位。
请参阅图1，其示出了本发明的一典型实施方案中一种获得高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其可以包括以下步骤：
S1、将混杂有金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的单壁碳纳米管与复并苯类小分子分散剂分散在有机溶剂中制得分散溶液。
其中，所述复并苯类小分子分散剂的分子结构等可如前文所述，此处不再重复说明。
其中，所述单壁碳纳米管的原料可以是通过业界已知的途径制取或购买。例如，可以是通过HiPCO法、CoMocat法、ACCVD法、电弧放电法、激光消融法等合成的单壁碳纳米管。
该步骤S1中，可以将混杂有金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的单壁碳纳米管与复并苯类小分子分散剂加入到有机溶剂中，并进行超声波处理，使得混杂有金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的碳纳米管与复并苯类小分子分散剂均匀分散在有机溶剂中，超声波处理的时间为2-10小时，超声功率设置在5W-100W之间。特别地，复并苯类小分子分散剂与混杂有金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的前述单壁碳纳米管的质量比在1：0.5～2之间，复并苯类小分子分散剂在前述有机溶剂中的浓度在0.5～2mg/ml之间。
S2、离心处理所述分散溶液，并收集上清液，获得表面包覆有复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。离心处理的时间为2-10小时，离心转速设置在10000g-100000g之间。离心后所得的上清液中含有大量的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。
参阅图2a所示是本发明一典型实施方案中一些复并苯类小分子(4HP-C6、4HP-C8)的紫外可见光吸收光谱图，可以看出，该复并苯类小分子在黄光区有明显的吸收，因此表现出***。
其中，4HP-C6的英文名称为1,2,5,6-Tetra(5-hexylthiophene-2-yl)-Hexaazapentacene，中文名称为1,2,5,6-四(5-己基噻吩-2-yl)-六氮杂并五苯，结构式如下：
其中，4HP-C8的英文名称为1,2,5,6-Tetra(5-octylthiophene-2-yl)-Hexaazapentacene，中文名称为1,2,5,6-四(5-辛基噻吩-2-yl)-六氮杂并五苯，结构式如下：
再请参阅图2b所示是经过这些复并苯类小分子(4HP-C6、4-HP C8)选择分散后的单壁碳纳米管的紫外可见光吸收光谱图，其中600-850nm的峰代表金属性碳纳米管的吸收峰，850-1300nm的峰代表半导体性单壁碳纳米管的吸收峰，可以看出，这些复并苯类小分子可实现对半导体性单壁碳纳米管的富集。
参阅图2c所示是未经分离的原始单壁碳纳米管和经过不同复并苯类小分子(4-HP C6、4-HPC8)选择分散后的单壁碳纳米管在633nm激发波长下的拉曼光谱(RBM峰)，相比没有经过分离的原始单壁碳纳米管，经过这些复并苯类小分子选择性分离后的单壁碳纳米管管径集中分布在1.5nm左右。
参阅图2d所示是原始单壁碳纳米管和经过不同复并苯类小分子选择分散后的单壁碳纳米管在633nm激发波长下的拉曼光谱(G峰)，原始单壁碳纳米管和经过分离后的单壁碳纳米管的G峰相比，由于金属性单壁碳纳米管的存在会导致G峰附近1570-1590cm-1区域出现宽峰，从图中可以看出经过这些复并苯类小分子选择性分离后的单壁碳纳米管在1570-1590cm-1处的金属宽峰消失，说明经过前述复并苯类小分子选择性分离提纯后获得了纯度很高的半导体性单壁碳纳米管。
S3、除去包覆在半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)表面上的复并苯类小分子分散剂，获得高纯度的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。可通过酸洗或气体刻蚀或光照的方法使得这些复并苯类小分子分散剂裂解，从而获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。
参阅图3a、图3b所示，在本发明的一实施方案中，表面包覆有复并苯类小分子的单壁碳纳米管的管径在2nm左右，在经过酸洗或气体刻蚀或光照的方法使得分散剂裂解后，获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的管径在1.5～1.6nm左右。
具体地，步骤S2中获得的上清液中含有大量的表面包覆有复并苯类小分子分散剂半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。其中：
如采用光照的方法去除分散剂，可利用波长在350～450nm的光源直接对上清液进行照射，使得复并苯类小分子分散剂裂解。参阅图4a-4c所示，在本发明的一实施方式中，在光照前，表面包覆有复并苯类小分子的单壁碳纳米管的管径在2nm左右，光照后，分散剂裂解，获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的管径在1.5～1.6nm左右。
如采用酸洗的方法去除分散剂，则可以采用如下两种方法：
方法一，在步骤S2获得的上清液中加入三氟乙酸(或盐酸或硫酸或硝酸等质子酸)，搅拌或晃动，待颜色发生变化后，通过离心处理来获取表面无分散剂的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)。
方法二，将步骤S2中获得的上清液通过孔径约100nm的滤膜过滤后，收集滤膜上的物质再进行如方法一中的酸洗处理，以上两种方法均可使复并苯类小分子分散剂裂解。
参阅图5a-5b所示，在本发明的一实施方式中，酸洗前，表面包覆有复并苯类小分子的单壁碳纳米管的管径在2nm左右，酸洗后，分散剂裂解，获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的管径在1.5～1.6nm左右。
如采用气体刻蚀的方法去除分散剂，需先将步骤S2中获得的上清液进行再离心处理或者用孔径约100nm的滤膜过滤，收集离心沉淀物或者滤膜上的物质，将离心沉淀物或者滤膜上的物质在氢等离子体下刻蚀3～5min，刻蚀功率为100～500W，气体流量为100～500sccm，使复并苯类小分子分散剂裂解。
参阅图6a-图6b所示，在本发明的一实施方式中，气体刻蚀前，表面包覆有复并苯类小分子的碳纳米管的管径约2nm，气体刻蚀后，分散剂裂解，获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的管径在1.5～1.6nm左右。
如下将结合一些更为具体的实施案例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1将50mg4HP-C6和100mg单壁碳纳米管粉末加入到100ml甲苯中，在5W下探头超声2h,然后在离心转速为10000g下离心1h，离心结束后，收集上清液，上清液中含有大量的半导体碳纳米管。通过酸洗或气体刻蚀或光照的方法使得分散剂裂解，从而获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs的纯度99.9％)。由此方法获得的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)可直接用来制备高性能薄膜晶体管和用来充当太阳能电池中的空穴传输层。
实施例2将200mg4HP-C8和100mg单壁碳纳米管粉末加入到100ml二甲苯中，在100W下探头超声10h，然后在离心转速为20000g下离心10h，离心结束后，收集上清液，上清液中含有大量的半导体碳纳米管。通过酸洗或气体刻蚀或光照的方法使得分散剂裂解，从而获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs的纯度99.9％)。由此方法获得的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)可直接用来制备高性能薄膜晶体管和用来充当太阳能电池中的空穴传输层。
实施例3将A类化合物中R:C10H21的化合物100mg和100mg单壁碳纳米管粉末加入到100ml对二甲苯中，在50W下探头超声10h，然后在离心转速为10000g下离心2h，离心结束后，收集上清液，上清液中含有大量的半导体碳纳米管。通过酸洗或气体刻蚀或光照的方法使得分散剂裂解，从而获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs的纯度99.9％)。由此方法获得的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)可直接用来制备高性能薄膜晶体管和用来充当太阳能电池中的空穴传输层。
实施例4将B类化合物中的R:C12H23的化合物50mg和25mg单壁碳纳米管粉末加入到25ml对二甲苯中，在50W下探头超声1h，然后在离心转速为50000g下离心2h，离心结束后，收集上清液，上清液中含有大量的半导体碳纳米管。通过酸洗或气体刻蚀或光照的方法使得分散剂裂解，从而获得表面洁净的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs的纯度99.9％)。由此方法获得的半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)可直接用来制备高性能薄膜晶体管和用来充当太阳能电池中的空穴传输层。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：
将单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成分散溶液；
将分散溶液分离形成固相部分和液相部分，再从所述液相部分收集半导体性单壁碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于：所述单壁碳纳米管包含混杂的金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述复并苯类小分子分散剂至少具有下式A、B、C、D中任一者所示的结构：
其中，R至少选自氢原子或具有1～20个碳原子的直链、支链或者环状烷基链中的任意一种，并且式B中R在苯环上的取代位置包括对位、间位或邻位。
4.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于：所述分散介质包括有机溶剂，所述有机溶剂包括甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、环己烷、氮甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：至少选用超声、振荡、搅拌方式中的任意一种使单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成所述分散溶液。
6.根据权利要求5所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：通过超声波处理使单壁碳纳米管及复并苯类小分子分散剂在分散介质中均匀混合形成所述分散溶液，其中采用的超声功率为5W～100W，超声时间为2～10h。
7.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：对所述分散溶液进行离心处理，离心转速为10000g～200000g，时间为10分钟～10小时，从而将所述分散溶液分离形成固相部分和液相部分。
8.根据权利要求1或7所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于：所述液相部分包含富集的、结合有所述复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管。
9.根据权利要求8所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：对所述液相部分进行过滤或再离心处理，得到表面结合有复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管。
10.根据权利要求8或9所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：除去与所述半导体性单壁碳纳米管结合的复并苯类小分子分散剂，获得高纯度半导体性单壁碳纳米管。
11.根据权利要求10所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于包括：至少选用酸洗、气体刻蚀或光照方式中的任一种方法使所述复并苯类小分子分散剂裂解，从而除去与所述半导体性单壁碳纳米管结合的复并苯类小分子分散剂。
12.根据权利要求11所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于：
所述酸洗方式采用的酸类物质选自质子酸，所述质子酸包括三氟乙酸、盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或两种以上的组合；
所述气体刻蚀方式采用氢等离子体刻蚀方式，刻蚀功率为100～500W，气体流量为100～500sccm，刻蚀时间为3～5min；
所述光照方式包括：通过以波长在450nm以下，优选为350～400nm-的光源对结合有复并苯类小分子分散剂的半导体性单壁碳纳米管进行照射，使所述复并苯类小分子分散剂裂解。
13.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于：所述复并苯类小分子分散剂与单壁碳纳米管的质量比为1：0.5～2。
14.根据权利要求1所述的获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于：所述复并苯类小分子分散剂在所述分散介质中的浓度为0.5～2mg/ml。
15.复并苯类小分子分散剂作为金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管的选择性分离剂的用途。
16.根据权利要求15所述的用途，其特征在于，所述复并苯类小分子分散剂至少具有下式A、B、C、D中任一者所示的结构：
其中，R至少选自氢原子或具有1～20个碳原子的直链、支链或者环状烷基链中的任意一种，并且式B中R在苯环上的取代位置包括对位、间位或邻位。
CN201610212475.6A 2016-04-07 2016-04-07 获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法 Active CN107298436B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610212475.6A CN107298436B (zh) 2016-04-07 2016-04-07 获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610212475.6A CN107298436B (zh) 2016-04-07 2016-04-07 获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107298436A true CN107298436A (zh) 2017-10-27
CN107298436B CN107298436B (zh) 2019-12-06

Family

ID=60136573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610212475.6A Active CN107298436B (zh) 2016-04-07 2016-04-07 获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107298436B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108163840A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 碳纳米管提纯方法、薄膜晶体管及制备方法
CN109761223A (zh) * 2017-11-09 2019-05-17 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 去除碳纳米管薄膜表面有机分散剂的方法
CN109867274A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 半导体性单壁碳纳米管的提纯方法及其薄膜的制备方法
CN109867273A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 半导体性单壁碳纳米管的提纯方法
WO2020051970A1 (zh) 2018-09-14 2020-03-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种碳纳米管取向薄膜、其制备方法及应用
CN111056526A (zh) * 2019-12-30 2020-04-24 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法
CN111092154A (zh) * 2019-12-06 2020-05-01 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种制备大面积、均匀的碳纳米管网络薄膜的方法
CN111573655A (zh) * 2020-06-18 2020-08-25 江南大学 一种高产率富集单一手性碳纳米管的方法
CN112552754A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 一种石墨烯散热涂料的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101018738A (zh) * 2004-08-02 2007-08-15 国立大学法人筑波大学 碳纳米管的分离方法、分散液及用该分离方法得到的碳纳米管
CN101489927A (zh) * 2006-07-21 2009-07-22 国际商业机器公司 碳纳米管和富勒烯与分子夹的复合物及其用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101018738A (zh) * 2004-08-02 2007-08-15 国立大学法人筑波大学 碳纳米管的分离方法、分散液及用该分离方法得到的碳纳米管
CN101489927A (zh) * 2006-07-21 2009-07-22 国际商业机器公司 碳纳米管和富勒烯与分子夹的复合物及其用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韩杰: "新型共轭小分子对大管径半导体单壁碳纳米管的高效分离", 《中国化学会第29届学术年会摘要集—第30分会：低维碳材料》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109761223A (zh) * 2017-11-09 2019-05-17 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 去除碳纳米管薄膜表面有机分散剂的方法
CN109867273B (zh) * 2017-12-01 2021-04-02 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 半导体性单壁碳纳米管的提纯方法
CN109867274A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 半导体性单壁碳纳米管的提纯方法及其薄膜的制备方法
CN109867273A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 半导体性单壁碳纳米管的提纯方法
WO2019127680A1 (zh) * 2017-12-27 2019-07-04 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 碳纳米管提纯方法、薄膜晶体管及制备方法
CN108163840B (zh) * 2017-12-27 2020-02-07 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 碳纳米管提纯方法、薄膜晶体管及制备方法
CN108163840A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 碳纳米管提纯方法、薄膜晶体管及制备方法
WO2020051970A1 (zh) 2018-09-14 2020-03-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种碳纳米管取向薄膜、其制备方法及应用
US11225581B2 (en) 2018-09-14 2022-01-18 Suzhou Institute Of Nano-Tech And Nano-Bionics (Sinano), Chinese Academy Of Sciences Carbon nanotube aligned film as well as preparation method and application thereof
CN111092154A (zh) * 2019-12-06 2020-05-01 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种制备大面积、均匀的碳纳米管网络薄膜的方法
CN111092154B (zh) * 2019-12-06 2023-11-24 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种制备大面积、均匀的碳纳米管网络薄膜的方法
CN111056526A (zh) * 2019-12-30 2020-04-24 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法
CN111056526B (zh) * 2019-12-30 2024-05-03 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法
CN111573655A (zh) * 2020-06-18 2020-08-25 江南大学 一种高产率富集单一手性碳纳米管的方法
CN111573655B (zh) * 2020-06-18 2021-09-28 江南大学 一种高产率富集单一手性碳纳米管的方法
CN112552754A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 一种石墨烯散热涂料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107298436B (zh) 2019-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107298436A (zh) 获取高纯度半导体性单壁碳纳米管的方法
US11608269B2 (en) Monodisperse single-walled carbon nanotube populations and related methods for providing same
JP6461958B2 (ja) 半導体性単層カーボンナノチューブ
CN101018738B (zh) 碳纳米管的分离方法、分散液及用该分离方法得到的碳纳米管
JP6307064B2 (ja) 金属性単層カーボンナノチューブと半導体性単層カーボンナノチューブとの分離方法
CN101125649B (zh) 分离金属性单壁碳纳米管的方法
CN101185913B (zh) 从单壁碳纳米管中分离金属性和半导体性纳米管的方法
JP2008055375A (ja) 単層カーボンナノチューブの分離方法
KR101103672B1 (ko) 대량생산용 산화 그래핀의 원심분리형 연속 합성 정제 장치, 및 이를 이용한 산화 그래핀의 합성 정제 방법
CN107285298A (zh) 选择分离特定直径及手性的单壁碳纳米管的方法及应用
JP2009013054A (ja) カーボンナノチューブの分離方法と分散方法、及びこれら方法に用いられる組成物
JP2013141631A (ja) 半導体単層カーボンナノチューブの抽出分離法
CN101830454B (zh) 一种单壁碳纳米管直径选择性分离的方法
JP6237965B1 (ja) ナノカーボンの分離装置及び分離方法
KR20170092351A (ko) 단일벽 탄소나노튜브를 분리하는 방법 및 단일벽 탄소나노튜브를 포함하는 조성물
CN107235482A (zh) 表面洁净无分散剂的单壁碳纳米管的制备方法
WO2005035442A1 (ja) フラーレンの分離方法及びフラーレンを有する錯体
JP5498195B2 (ja) 金属型および半導体型単層カーボンナノチューブの分離法
Quintilla et al. Influence of endohedral water on diameter sorting of single-walled carbon nanotubes by density gradient centrifugation
JP5588276B2 (ja) カーボンナノチューブの色制御方法
Asada et al. Chromatographic Length Separation and Photoluminescence Study on DNA-Wrapped Single-Wall and Double-Wall Carbon Nanotubes.
TWI473762B (zh) 內含富勒烯之活門囚籠錯合物以及利用其來純化富勒烯的方法
JP6958777B2 (ja) 単一カーボンナノチューブの製造方法
JP6237966B1 (ja) ナノカーボンの分離方法及び精製方法
JP3539819B2 (ja) フラーレン類の抽出方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant