[發明專利]獲取高純度半導體性單壁碳納米管的方法

有效

• 申請號: 201610212475.6
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN107298436B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 李清文;韓杰;李紅波;邱松;金赫華
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C01B32/159
• 分類號: C01B32/159;C01B32/17;B82Y40/00
• 代理公司: 32256 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 王鋒<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種獲取高純度半導體性單壁碳納米管的方法，其包括：將單壁碳納米管及復并苯類小分子分散劑在分散介質中均勻混合形成分散溶液；將分散溶液分離形成固相部分和液相部分，再從所述液相部分收集半導體性單壁碳納米管。本發明利用復并苯類小分子分散劑對半導體性單壁碳納米管(s?SWCNTs)具有優異選擇性的特點，通過簡單操作，可規模化制備高純度半導體性單壁碳納米管，且所獲高純度半導體性單壁碳納米管可直接用來制備高性能薄膜晶體管，亦可以用來充當太陽能電池中的空穴傳輸層。

技術領域

本發明屬于碳納米管技術領域，特別涉及一種通過選擇性分離金屬性和半導體性單壁碳納米管而獲取高純度半導體性單壁碳納米管的方法。

背景技術

半導體性單壁碳納米管作為一種最具前景的一維半導體材料已經在電子領域獲得極大的關注。但是，單壁碳納米管(single-walled carbonnanotubes:SWNTS)在其合成過程中不可避免地會混雜有金屬性單壁碳納米管(m-SWCNTs)和半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)。金屬性單壁碳納米管(m-SWCNTs)的混入極大限制了半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)在分子電子學和光電學領域的進一步研究及應用。

目前，獲得半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)的方法主要分為兩種，即：直接生長法和后處理分離法。其中，后處理分離法具有易實現規模化制備、半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)純度高、可重復性強等優點。

通過后處理分離法獲得半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)的方法主要包括：密度梯度離心法、柱色譜分離法、雙水相分離法和共軛分子分離法。其中，共軛分子分離法具有工藝簡單，半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)純度高和可規模化制備等特點。然而，現有技術中所選擇的共軛分子大部分為共軛聚合物，目前利用小分子分離高純度半導體性單壁碳納米管的方案還沒有見諸報道。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種獲取高純度半導體性單壁碳納米管的方法，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供的一種獲取高純度半導體性單壁碳納米管的方法包括：

將單壁碳納米管及復并苯類小分子分散劑在分散介質中均勻混合形成分散溶液；

將分散溶液分離形成固相部分和液相部分，再從所述液相部分收集半導體性單壁碳納米管。

其中，所述單壁碳納米管包含混雜的金屬性單壁碳納米管和半導體性單壁碳納米管。

本發明實施例還提供了復并苯類小分子分散劑作為金屬性單壁碳納米管和半導體性單壁碳納米管的選擇性分離劑的用途。

與現有技術相比，本發明的優點包括：利用復并苯類小分子分散劑對半導體性單壁碳納米管(s-SWCNTs)具有優異選擇性的特點，通過簡單操作，可規模化制備高純度半導體性單壁碳納米管，其可直接用來制備高性能薄膜晶體管，亦可以用來充當太陽能電池中的空穴傳輸層。

附圖說明

圖1是本發明一實施方式中一種高純度半導體性單壁碳納米管分離工藝流程圖。

圖2a是本發明一實施方式中復并苯類小分子分散劑的紫外可見光吸收光譜圖。

圖2b是本發明一實施方式中經過復并苯類小分子選擇分散后的單壁碳納米管的紫外可見光吸收光譜圖。

圖2c是本發明一實施方式中原始單壁碳納米管和經過不同復并苯類小分子選擇分散后的單壁碳納米管在633nm激發波長下的拉曼光譜(RBM峰)。

圖2d是本發明一實施方式中原始單壁碳納米管和經過不同復并苯類小分子選擇分散后的單壁碳納米管在633nm激發波長下的拉曼光譜(G峰)。