[發明專利]一種碳納米管-共軛聚合物復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510016125.8
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104592716A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 侯進;易文輝;彌曼
• 申請（專利權）人: 西安醫學院
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08K9/02;C08K7/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種碳納米管-共軛聚合物復合材料的制備方法。

背景技術

過去十多年以來，人們致力于碳納米管進行有機共價化學改性和有機非供價化學改性，以改善其溶解性能，并調節其光學和電學特性。其中通過有機供價化學改性的方法可以將共軛有機分子或者共軛聚合物連接到碳納米管的表面，能夠增強碳納米管和共軛分子之間的π-π電子相互作用，從而更為有效的調節碳納米管的光學和電學金屬特性。

對有機供價化學改性而言，需要在碳納米管表面引入具有反應活性的官能團。碳納米管表面的官能團密度，對有機共軛聚合物與碳納米管之間的界面形貌、進而對所得有機共軛聚合物/碳納米管復合材料的光學和電學特性而言，是至關重要的因素。但是，到目前為止，尚未見到通過調節碳納米管表面的官能團密度，對聚合物和碳納米管之間界面形貌進行有效調控的報導。因此，如何通過調節碳納米管表面官能團密度對聚合物和碳納米管之間界面形貌進行有效調控成為碳納米管有機供價化學改性領域內的關鍵課題。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳納米管-共軛聚合物復合材料的制備方法，能夠有效調控碳納米管和共軛聚合物界面形貌。

本發明所采用的技術方案是，一種碳納米管-共軛聚合物復合材料的制備方法，具體步驟為：

步驟1，將單壁碳納米管加入到硝酸溶液中，加熱并磁力攪拌，然后離心分離收集黑色固體沉淀，將其用去離子水反復洗滌后干燥，得到SWCNT-COOH；

步驟2，將步驟1得到的SWCNT-COOH10～100mg加入到20～100ml二氯亞砜中，加熱并磁力攪拌后冷卻，然后離心分離收集表面黑色固體沉淀，將其用三氯甲烷反復洗滌后干燥，得到表面帶有酰氯基團的SWCNT-COCl；

步驟3，將0.1～0.9g聚3-辛基噻吩溶解于50ml二甲基亞砜中，然后依次加入0.05～0.2gSWCNT-COCl和0.1～0.8g無水AlCl₃，加熱并磁力攪拌后冷卻，然后用去離子水洗去過量的AlCl₃，然后置于真空烘箱中100℃下干燥12h，再將棕黑色產物用甲醇反復洗滌，置于真空烘箱中80℃下干燥12h，即得。

本發明的特點還在于，

步驟1中硝酸溶液的濃度為0.1～14mol/L，加熱溫度為25～100℃，磁力攪拌時間為0.5～24h。

步驟1中離心分離過程中離心機的轉速為5000～10000轉/分；干燥是在真空烘箱中加熱到100℃干燥12h。

步驟2中加熱溫度為50℃-70℃，磁力攪拌2～24h。

步驟2中三氯甲烷要經過嚴格除水處理，即加入金屬鈉絲回收處理24h；干燥是在真空箱中70℃干燥12h。

步驟3中二甲基亞砜要經過嚴格除水處理，即加入金屬鈉絲回收處理24h。

步驟3中加熱溫度為25-105℃，磁力攪拌0.5-24h。

本發明的有益效果是，本發明碳納米管-共軛聚合物復合材料的制備方法，通過對碳納米管羧基化、酰氯化以及與聚三辛基噻吩之間的反應溫度和反應時間的控制，可以有效調控聚三辛基噻吩和碳納米管之間的界面形貌。進而對于深入全面有機共價化學修飾法對碳納米管在光學和電學性質方面的影響具有重要的基礎性意義。

附圖說明

圖1是聚3-辛基噻吩均勻包覆在碳納米管表面的電鏡照片；

圖2是聚3-辛基噻吩與碳納米管形成項鏈狀形貌的電鏡照片；

圖3是聚3-辛基噻吩均勻包覆在碳納米管表面的電鏡照片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明碳納米管-共軛聚合物復合材料的制備方法，具體步驟為：

步驟1，將單壁碳納米管加入到濃度為0.1～14mol/L硝酸溶液中，加熱至25～100℃并磁力攪拌0.5～24h，然后離心分離收集黑色固體沉淀，離心機的轉速為5000～10000轉/分，將其用去離子水反復洗滌后在真空烘箱中加熱到100℃干燥12h，得到SWCNT-COOH；

步驟2，將10～100mg步驟1得到的SWCNT-COOH加入到20～100ml二氯亞砜中，加熱至50℃-70℃并磁力攪拌2～24h后冷卻，然后離心分離收集表面黑色固體沉淀，將其用三氯甲烷(三氯甲烷要經過嚴格除水處理，即加入金屬鈉絲回收處理24h)反復洗滌后干燥是在真空箱中70℃干燥12h，得到表面帶有酰氯基團的SWCNT-COCl；