[發(fā)明專利]一種單手螺旋碳納米管的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410278615.0
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN104030271A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李藝;楊永剛;李寶宗;陳浩
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/02
• 分類號(hào): C01B31/02;B82Y40/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳納米管的制造技術(shù)，具體涉及一種單手螺旋碳納米管的制備方法，屬于納米材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳納米管作為納米材料的代表之一，因其具有可調(diào)的化學(xué)表面、中空的內(nèi)部腔室以及極好的生物相容性，在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化、復(fù)合材料、多相催化、環(huán)境保護(hù)及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。螺旋碳納米管是一種彎曲環(huán)繞、形成螺線狀結(jié)構(gòu)的碳納米管，具有螺旋形態(tài)特有的手性、螺旋狀以及非線性力學(xué)響應(yīng)等性質(zhì)。尤其對于單手螺旋碳納米管，它有一定的旋光活性，并且可以吸收特定波長的圓二偏振光。

碳納米管的制備方法可以分為石墨電弧法、激光蒸發(fā)法和化學(xué)氣相沉積三大類。前兩種方法由于其輸入能量較高，碳原子更傾向于形成穩(wěn)定的碳六環(huán)結(jié)構(gòu)，因而少有螺旋碳納米管的生成。而化學(xué)氣相沉積生長可以在低溫、常壓的條件下制備碳納米管，并可在生長的過程中對螺旋碳納米管壁數(shù)、直徑、長度以及取向進(jìn)行人為調(diào)控。

中國專利申請CN101746750A公開了一種以三氧化二鐵為催化劑前驅(qū)體，利用化學(xué)氣相沉積法的方法制備彈簧狀微納米碳螺旋材料。中國專利申請200610000165.4公開了一種采用乙炔為碳源、氫氣為載氣、氮?dú)饣驓鍤鉃橄♂寶怏w、鎳板為催化劑、PCl₃為助催化劑，通過化學(xué)氣相沉積法，在較低溫度下制備出螺旋納米碳纖維。

熱固性酚醛樹脂熱穩(wěn)定性較高，是制備各種碳材料的的理想高分子。對于利用酚醛樹脂制備碳材料，中國專利CN102275898B公開了一種以檸檬酸為催化劑，F(xiàn)127為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑制備介孔酚醛樹脂，并碳化該樹脂制備介孔碳材料。中國專利CN101538033B公開了一種以酚醛樹脂、兩種造孔劑及固化催化劑為起始原料，通過預(yù)固化成型、深固化、碳化等工藝制得同時(shí)具有介孔和大孔孔徑分布的碳素塊體材料。

但是通過碳化單手螺旋酚醛樹脂納米管制備單手螺旋碳納米管目前尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種單手螺旋碳納米管的制備方法，由此制備的具有光學(xué)活性的碳納米管材料在手性分離、手性催化、寬頻吸波等領(lǐng)域有廣泛的用途。?

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種單手螺旋碳納米管的制備方法，包括以下步驟：

(1)?將長碳鏈羧酸與氯化亞砜進(jìn)行酰化反應(yīng)，制備得到化合物A；

所述長碳鏈羧酸為：CH₃(CH₂)_nCOOH，n為10-20；

(2)氫氧化鈉存在下，將化合物A與氨基酸反應(yīng)得到化合物B；

所述氨基酸為L-苯甘氨酸、D-苯甘氨酸、L-纈氨酸、D-纈氨酸、L-丙氨酸、D-丙氨酸、L-苯丙氨酸、D-苯丙氨酸、L-異亮氨酸、D-異亮氨酸、L-賴氨酸、D-賴氨酸、L-亮氨酸或D-亮氨酸；

(3)將化合物B、氨基苯酚與甲醇、水混合得到混合液，攪拌15-60分鐘后向混合液加入甲醛，反應(yīng)得到化合物C；

(4)惰性氣體氣氛中；將化合物C碳化得到單手螺旋碳納米管。

優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟(1)中長碳鏈羧酸為十四酸，十六酸或者十八酸；步驟(2)中氨基苯酚為鄰氨基苯酚，間氨基苯酚，對氨基苯酚；步驟(4)中惰性氣體為氮?dú)狻?/p>

上述技術(shù)方案中，首先將長碳鏈羧酸酰化得到化合物A；再將化合物A與氨基酸反應(yīng)得到模板劑化合物B；然后吸附在模板劑表面的氨基苯酚與甲醛發(fā)生縮合反應(yīng)，制備單手螺旋氨基苯酚-甲醛樹脂納米管化合物C；最后碳化氨基苯酚-甲醛樹脂后得到單手螺旋碳納米管；

化合物A的結(jié)構(gòu)式通式為：????????????????????????????????????????????????，n為10-20；

化合物B的結(jié)構(gòu)式通式為：；式中，R為氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)，n為10-20；

化合物C的結(jié)構(gòu)通式為：，n為10-20；

具體步驟如下：

步驟(1)為將長碳鏈羧酸溶入重蒸的氯化亞砜中，0-80℃下攪拌反應(yīng)2-4?h，然后回流反應(yīng)2-4h，得到化合物A；

步驟(2)為將氨基酸和氫氧化鈉溶于水和丙酮混合液中，冰水浴條件下，向混合液中加入化合物A和氫氧化鈉水溶液；室溫下反應(yīng)1-10小時(shí)；得到化合物B；

步驟(3)為將化合物B、氨基苯酚溶入甲醇，于0-60℃、500-1500?r/min的攪拌速度下加入水得到混合液，攪拌15-60分鐘后向混合液加入甲醛，反應(yīng)1-10小時(shí)得到化合物C；