[發明專利]三維樹形共軛化合物-碳納米管復合物及其應用

有效

• 申請號: 201610389312.5
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN107456918B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 高威;徐文亞;竇軍彥;張祥;趙建文;馬昌期;崔錚
• 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: B01F17/54
• 分類號: B01F17/54;B01F17/32;C07F7/08;C07D417/14;C01B32/174;C09D11/38;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種三維樹形共軛化合物?碳納米管復合物及其應用。所述三維樹形共軛化合物具有式(I)或(II)所示的結構：或其中，B為支化共軛鏈接單元，其選自由五元或六元芳香單元形成的、具有支化結構的單元；Core為內核功能修飾單元；FG為末端功能修飾單元；m為B的支化度，選自2或3；n為重復單元迭代次數，選自1，2，3或4。本發明的三維樹形共軛化合物可與半導體型碳納米管選擇性結合，可應用為分散劑而良好的選擇性分散半導體型碳納米管，且其與碳納米管形成的復合物具有良好的半導體性能，可被應用于大規模商業化生產高性能可印刷半導體碳納米管墨水和高性能的印刷電子器件，例如性能優越的印刷薄膜晶體管半導體器件。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管的分散或選擇性分離方法，碳納米管復合物及其應用，尤其涉及一種三維樹形共軛化合物-碳納米管復合物及其應用，例如在制備復合墨水、薄膜及半導體器件(如場效應晶體管)中的應用，屬于光電半導體材料與器件領域。

背景技術

單壁碳納米管是一類具有獨特結構的一維納米材料，具有機械性能好，電荷遷移率高，電學性能優異，與柔性基底兼容性好，可溶液法加工，化學穩定性和熱穩定性好等優勢，在半導體電子器件中具有非常廣泛的應用。

單壁碳納米管(SWCNTs)合成方法已經比較成熟，但有一個無法克服的缺點，即在目前的制備條件下所得到的單壁碳納米管均是金屬型單壁碳納米管(m-SWCNTs)和半導體型單壁碳納米管(s-SWCNTs)的混合物，極大的限制了SWCNTs在半導體電子器件中的廣泛應用。將金屬型單壁碳納米管和半導體型單壁碳納米管進行有效地分離與純化，獲得高性能的半導體型單壁碳納米管墨水是制備性能優越的碳納米管半導體電子器件的關鍵。

根據金屬型單壁碳納米管和半導體型單壁碳納米管在管徑、手性、物理化學性質上存在的微小差異，多種分離純化碳納米管的方法已經被科研工作者有效地開發出來，如密度梯度高速離心法、凝膠色譜法、電泳法、DNA包覆法和聚合物包覆法。

聚合物包覆方法由于其分離方法簡便，分離快速，可溶液法批量加工，分離選擇性高，分離性能可通過實驗條件精細調節，對碳納米管自身固有性能影響較小等優勢，使其已發展成為碳納米管研究領域中的一個重要研究方向。

但是，現有技術所采用的用于分離半導體型單壁碳納米管的聚合物主要為具有線型結構的聚合物。聚合物具有溶液加工性好，成膜性好，適合大規模加工等優點，但由于聚合物自身的多分散性導致不同批次的重現性較差。因此，開發具有分子結構單一確定的有機大分子實現半導體型單壁碳納米管高效地選擇性分離是一項極富挑戰的科學任務，也日益引起科學界和產業界的廣泛關注。迄今為止，采用具有新型三維共軛空間立體結構的分子結構單一確定的化合物分子選擇性分離半導體型單壁碳納米管的報道尚未有任何報道。篩選和開發具有新的三維空間結構的結構確定的共軛有機大分子化合物對高效地分離半導體型單壁碳納米管、有效地形成共軛化合物碳納米管復合物、提升器件性能有非常重要的意義。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種三維樹形共軛化合物-碳納米管復合物及其應用，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：

本發明一實施例提供了一種三維樹形共軛化合物于選擇性分離半導體型碳納米管中的用途，或者，一種三維樹形共軛化合物作為碳納米管分散劑的用途。

其中，所述三維樹形共軛化合物具有式(I)或(II)所示的結構：

其中，B為支化共軛鏈接單元，其選自由五元或六元芳香單元形成的、具有支化結構的單元；

Core為內核功能修飾單元；

FG為末端功能修飾單元；

m為所述支化共軛鏈接單元B的支化度，并選自2或3；