一種用改變離心速率法分離不同直徑雙壁碳納米管的方法與流程

本發(fā)明涉及一種用改變離心速率法分離不同尺寸雙壁碳納米管的方法，是一種通過聚合物修飾雙壁碳納米管并用離心等簡便操作將其按照不同尺寸分離的方法。

背景技術(shù)：

碳納米管具有良好的電學(xué)性能和傳統(tǒng)纖維無法比擬的優(yōu)異性能,比如，低密度、高拉伸強度、高彈性模量、優(yōu)異的柔韌性、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性.雙壁碳納米管(dwcnts)作為介于單壁碳納米管和多壁碳納米管之間的一種特殊結(jié)構(gòu)碳納米管,由于潛在的應(yīng)用價位及作為研究碳納米管層間作用最簡單和理想的模型開始得到高度重視.

近年來，通過各種方法分離不同尺寸的碳納米管（cnts）技術(shù)不斷發(fā)展，已成為目前cnts實際應(yīng)用中的研究熱點.但是，通過聚合物等分散助體的修飾條件下，利用濃硫酸(h2so4)得到不同尺寸的dwcnts并其電化學(xué)性能方面的研究鮮有報道.因此，復(fù)合后分離成為提升dwcnts純度的新的手段之一.

本發(fā)明利用聚合物修飾作用成功復(fù)合了dwcnts/聚合物復(fù)合物并進行復(fù)合后分離操作，著重討論了不同尺寸dwcnts的性能變化，最終提供了具有高純度相應(yīng)尺寸的dwcnts。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明首先把聚[2-氨基嘧啶-9，9-二辛基芴]溶解在四氫呋喃(thf)溶劑中，采用超聲的方法把聚合物充分的分散在thf溶劑中，在這溶液中放入原料雙壁碳納米管(dwcnts)，通過超聲獲得均勻分散的dwcnts/聚合物（下面均說復(fù)合物）混合液.此溶液在未離心、轉(zhuǎn)速分別為100、500、1500rpm條件下分離，取出上清液得到了控制尺寸的dwcnts/聚合物混合液，將上清液離心、過濾等手段，把復(fù)合物分離，提純，再把復(fù)合物用濃h2so4、去離子水和乙醇再次洗滌，在真空下干燥，得到了控制尺寸的，不同大小顆粒的純化的碳納米管.并采用uv-vis、拉曼、tg等測試手段對其進行研究，探討其性能變化并確認(rèn)高純度響應(yīng)的dwcnts尺寸。

本發(fā)明的目的

本發(fā)明的目的之一是提供一種借助dwcnts分散程度的聚合物并表明此聚合物的修飾作用.

本發(fā)明的目的之二是提供一種分離不同尺寸dwcnts的方法.雖然分離dwcnts尺寸方面的研究較多，但是通過分散助體的修飾條件下，利用濃硫酸的脫離作用，得到尺寸大小各不相同的dwcnts并其純度方面的研究鮮有報道.所以此研究有著潛在的應(yīng)用前景.

本發(fā)明的目的之三是提供具有較高純度的dwcnts相應(yīng)的尺寸。

附圖說明

圖1：聚合物（a）、復(fù)合物（b）和脫離過程（c~e）實拍圖（b：0rpm、c：100rpm、d：500rpm、e：1500rpm）

圖2：復(fù)合物的遠(yuǎn)紫外可見吸收光譜；

圖3：原始雙壁碳納米管、復(fù)合物和未離心時脫離的雙壁碳納米管的拉曼光譜擴展圖；

圖4：原始雙壁碳納米管、復(fù)合物和未離心時脫離的雙壁碳納米管熱重分析圖；

圖5：聚合物/雙壁碳納米管復(fù)合物的tem圖；

圖6：不同離心速率下脫離的雙壁碳納米管的tem圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明：

聚合物的合成

在100ml聚合瓶中通入氬氣，攪拌下依次加入2-氨基-4,6-二碘嘧啶(0.4160mmol，144.31mg)，2，7-雙(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷-2-基)-9，9-二辛基芴(0.4160mmol,267.31mg)，碳酸銫cs2co3(2.08mmol，676.0mg)，再加20.8mldme和10.4ml去離子水,電磁攪拌下通入氬氣15min,加零價鈀催化劑pd(pph3)4(0.0208mmol,23.9mg)，氬氣保護下，將反應(yīng)體系在58-60℃下回流48h，反應(yīng)物冷卻到室溫，生成物依次用甲醇、蒸餾水洗滌，氯仿/甲醇重結(jié)晶3次、再用甲醇洗滌后50℃真空干燥48h,可得138mg淡黃色粉末物,收率為69%.

通過3：2：1比率，分別用30mg聚合物在20mlthf溶劑中完全溶解，此液離心（10000rpm），取上層清液并其中添加10mghipcodwcnt，超聲1h，得到較好分散的四瓶聚合物/dwcnts復(fù)合物溶液.

此四瓶復(fù)合物溶液，室溫下一瓶未離心、三瓶離心20min，轉(zhuǎn)速分別為100、500、1500rpm，得到上層清液各不相同的復(fù)合物分散液并其從頂部分批次取出.

通過孔徑200nm的聚四氟乙烯濾膜分別過濾各上層液，依次加入25mlthf溶劑攪拌洗滌4h再過濾，此操作重復(fù)5次，得到除去多余聚合物的、顆粒大小不同的復(fù)合物.

將復(fù)合物用濃h2so4（5×5ml）、去離子水和乙醇再次洗滌，在真空下干燥，分別得到未離心和100、500、1500rpm離速被脫離的、具有高純度的dwcnts。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
通過不同的離心速度與聚嘧啶在酸處理時分散和釋放DWCNTs的性質(zhì)相結(jié)合來實現(xiàn)控制DWCNTs尺寸。具體來說，首先通過以各種速度分離不同尺寸的聚合物/DWCNTs復(fù)合物。然后，用H2SO4（98％）處理這些經(jīng)分離的復(fù)合物并從復(fù)合物中脫離DWCNTs，同時回收聚合物以便重復(fù)使用。我們發(fā)現(xiàn)通過尺寸控制脫離出來的DWCNTs純度高于商業(yè)DWCNTs。聚合物的簡單合成過程、H2SO4的低成本和低離心速度使得尺寸控制的DWCNTs分選過程更易于實際應(yīng)用和工業(yè)規(guī)?；?。

技術(shù)研發(fā)人員：希爾艾力·買買提依明;麥麥提江·圖爾蓀;薩拉麥提·拜科日;約麥爾江·麥麥提
受保護的技術(shù)使用者：新疆大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.09.08