[發明專利]制備碳納米管溶液的方法

有效

• 申請號: 201711332311.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN109911885B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 許海濤
• 申請（專利權）人: 北京華碳元芯電子科技有限責任公司
• 主分類號: C01B32/174
• 分類號: C01B32/174
• 代理公司: 北京庚致知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 李偉波;韓德凱

提供了一種制備碳納米管溶液的方法，其包括：提供單分散的碳納米管；在碳納米管的表面上組裝第一分散劑；以及使用組裝有第一分散劑的碳納米管形成碳納米管溶液。

技術領域

本公開涉及碳納米管，具體涉及一種制備碳納米管溶液的方法。

背景技術

碳納米管以其優異的電學性能和穩定性而受到廣泛的關注。但通常生產的碳納米管材料是半導體性碳納米管(約占2/3)和金屬性碳納米管(約占1/3)的混合物。金屬性碳納米管的存在限制了碳納米管的例如作為晶體管溝道材料的應用。近年來基于碳納米管溶液的分離和提純技術近幾年有了較大發展。采用大規模制備的碳納米管粉末樣品，經過溶液提純實現了純度達99％及以上半導體性碳納米管溶液的商業化。然而，在采用溶液法提純過程中，首先需要進行碳納米管的分散，這是因為通常大規模制備的單壁碳納米管原料中由于表面范德華力作用碳納米管傾向于形成管束。要分離金屬性碳納米管和半導體性碳納米管，首先要把管束分散開。通常分離管束的方法是把碳納米管原料分散到溶劑中，在溶劑中加入表面活性劑或聚合物，然后在大功率超聲波的作用下得到單分散的單壁碳納米管溶液。然而，超聲波在把管束打開的同時會在碳納米管表面引入結構缺陷，導致碳納米管的性能下降。此外，超聲波在把管束打開的同時會切斷碳納米管，并且得到的碳納米管長度是隨機的，從而無法精確控制得到的單分散碳納米管的長度。最終得到的溶液中的碳納米管不僅含有大量的結構缺陷，而且碳納米管的長度受到限制，一般長度主要分布在幾十納米到1-2微米之間，長度非常不均勻，對后續的使用造成了困難。

發明內容

根據本公開的一方面，提供了一種制備碳納米管溶液的方法，其包括：提供單分散的碳納米管；

在碳納米管的表面上組裝第一分散劑；以及

使用組裝有第一分散劑的碳納米管形成碳納米管溶液。

根據本公開的一些實施方式，提供單分散的碳納米管的步驟還包括：提供具有相同長度的、單分散的碳納米管。

根據本公開的一些實施方式，提供具有相同長度的、單分散的碳納米管的步驟還包括：

通過化學氣相沉積法在基底上生長平行排列的單分散的碳納米管陣列；以及

將碳納米管陣列切割成相同的長度。

根據本公開的一些實施方式，單分散的碳納米管形成在基底上，以及在碳納米管的表面上組裝第一分散劑的步驟還包括：在形成在基底上的單分散的碳納米管的表面上組裝第一分散劑。

根據本公開的一些實施方式，在形成在基底上的單分散的碳納米管的表面上組裝第一分散劑的步驟還包括：

將形成有單分散的碳納米管的基底在含有第一分散劑的第一分散劑溶液中放置設定時間；以及

從第一分散劑溶液中取出基底并使基底變干。

根據本公開的一些實施方式，使用組裝有第一分散劑的碳納米管形成碳納米管溶液的步驟還包括：將組裝有第一分散劑的碳納米管轉移至水中或含有第二分散劑的第二分散劑溶液中，以形成碳納米管溶液。

根據本公開的一些實施方式，第一分散劑包括表面活性劑或聚合物。

根據本公開的一些實施方式，第二分散劑包括表面活性劑或聚合物。

根據本公開的一些實施方式，該方法還包括：從碳納米管溶液中獲得半導體性碳納米管溶液。

根據本公開的一些實施方式，從碳納米管溶液中獲得半導體性碳納米管溶液的步驟還包括：

對碳納米管溶液執行離心操作以分離出半導體性碳納米管溶液；或

使用色譜柱從碳納米管溶液中分離出半導體性碳納米管溶液。

附圖說明