[發(fā)明專利]一種獨(dú)立的聚合物納米管及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2011-02-24
• 公開（公告）號: CN102071468A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛春;沈健;王曉波;朱欽舒;陳曉寒;佟鳳宇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號: C30B29/58
• 分類號: C30B29/58;C30B29/66
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以氧化鋁模板法和紫外線光照法聯(lián)合制備獨(dú)立的聚合物納米管的制備方法，以及其在電子器件、催化、生物物質(zhì)分離、納米材料模板和功能性復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)背景

近年來納米管的概念往往僅集中于碳納米管系列：單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、功能化多壁碳納米管、短多壁碳納米管、工業(yè)化多壁碳納米管、石墨化多壁碳納米管、大內(nèi)徑薄壁碳納米管、鍍鎳碳納米管。由于碳納米管具有優(yōu)異的物理化學(xué)和機(jī)械性能，其巨大的潛在應(yīng)用價值得到了廣泛的關(guān)注。除此之外，科學(xué)家們還努力開發(fā)了硅系納米管（二氧化硅納米管、碳化硅納米管等）和硼納米管以及金屬類的納米管系列。

納米管所提供的納米通道具有極高的科研價值和實際應(yīng)用，比如納米金屬線由于化學(xué)上非?；顫姡子谝虼髿庵械臐駳?、氧氣和腐蝕性氣體作用而破壞，從而使其使用壽命大為縮短。采用納米管包裝金屬納米線-同心電纜式復(fù)合結(jié)構(gòu)，就可以很好的解決金屬納米線陣列的防護(hù)問題；納米通道應(yīng)用在化學(xué)生物物質(zhì)的分離分析方面也表現(xiàn)出廣闊前景，引起了科研工作者越來越多的關(guān)注．納米通道技術(shù)涉及到的學(xué)科包括分子生物學(xué)、生物化學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)和信息學(xué)等多個學(xué)科，相信在不久的將來，納米通道技術(shù)會在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出更加美好的應(yīng)用前景；利用納米通道負(fù)載納米形態(tài)的催化劑來構(gòu)建催化體系的研究已經(jīng)被報道很多，并正式被工業(yè)生產(chǎn)所利用；利用納米管儲存氣體（氫氣、甲烷等）來制作輕便的可攜帶式的儲氣容器也是近年來的研究熱點。

正是基于納米管材料的重要性以及目前納米管種類的有限性，本發(fā)明提出一種利用氧化鋁模板法和紫外線光照法聯(lián)合制備獨(dú)立的聚合物納米管的途徑，利用我們所述的方法可以快速高效地制備獨(dú)立的聚合物納米管，從而拓寬了傳統(tǒng)納米管材料的種類以及應(yīng)用范圍，同時我們利用獨(dú)立的聚合物納米管的自身結(jié)構(gòu)，研究其在納米電纜、納米催化劑載體體系、生物物質(zhì)分離體系、納米材料模板、納米管聚合物復(fù)合材料體系等方面應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)背景中所提及的獨(dú)立的聚合物納米管制備和應(yīng)用的必要和重要性，本發(fā)明目的在于提供一種簡單高效的獨(dú)立的聚合物納米管的制備，并將其應(yīng)用到電子器件、催化、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域之中。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種獨(dú)立的聚合物納米管，它是由氧化鋁模板法和紫外線光照法聯(lián)合制備：首先用多孔氧化鋁模板制備聚合物納米管薄膜，然后將粘連氧化鋁模板的聚合物納米管薄膜放置于紫外光下照射處理，再取出粘連氧化鋁模板的聚合物納米管薄膜，在氫氧化鈉溶液充分浸泡后，移走氫氧化鈉溶液后晾干，便可得到獨(dú)立的聚合物納米管。

以氧化鋁模板法合成聚合物納米管薄膜（聚合物納米管生長在聚合物薄膜上，見圖示），將其浸泡在蒸餾水中，然后利用紫外光照射一定時間，隨后用氫氧化鈉溶液處理，干燥后得到聚合物納米管。

具體工藝途徑為：將聚合物溶于有機(jī)溶劑配成聚合物溶液，然后將此溶液滴涂到一個潔凈的玻璃片上，隨即用氧化鋁模板（孔徑20-300納米）覆蓋，4-24小時后，將粘連氧化鋁模板的聚合物薄膜置于一個帶有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的蒸餾水淺池中，接受紫外燈強(qiáng)度為1000μw/cm^2?-8000μw/cm^2?（距離紫外燈38厘米處測量)的紫外光照射2-10小時，使得聚合物納米管脆化斷裂，然后取出粘連氧化鋁模板的聚合物薄膜，用氫氧化鈉溶液充分浸泡，待氧化鋁模板充分溶解后，移走氫氧化鈉溶液，晾干樣品，即可得到獨(dú)立的聚合物納米管。

本發(fā)明所述的聚合物包括聚烯烴、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。

本發(fā)明所述的有機(jī)溶液包括苯、甲苯、二甲苯、環(huán)己酮、四氯化碳、三氯化碳、乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮，二甲基甲酰胺等。

本發(fā)明所述的獨(dú)立的聚合物納米管可以應(yīng)用于納米電纜、納米催化劑載體體系、生物物質(zhì)分離體系、納米材料模板、納米管聚合物復(fù)合材料體系。

本發(fā)明所述的獨(dú)立的聚合物納米管制備工藝路線簡單，耗能少，無污染，為具有分散獨(dú)立性高分子納米管的制備提供了新思路。

附圖說明

圖1為氧化鋁模板掃描電鏡圖。

圖2為聚合物納米管薄膜正面的掃描電鏡圖。

圖3為聚合物納米管薄膜側(cè)面的掃描電鏡圖。

圖4為獨(dú)立的聚合物納米管掃描電鏡圖。

圖5為銀納米粒子在聚合物納米管表面自組裝。

圖6為銀納米線透射電鏡圖片。

具體實施方法

以下實施例用以說明本發(fā)明，而非限定其范圍。

實施例1、獨(dú)立的聚合物納米管的制備