[發明專利]一種基于碳點修飾構建pH敏感型碳納米管復合材料的方法及其應用

有效

• 申請號: 201910571598.2
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110240146B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張謙;解曉妍;夏立新;田慧
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C01B32/15;B82Y40/00;B82Y30/00;G01N21/64;G01N21/31;G01N21/33
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明涉及一種基于碳點修飾構建pH敏感型碳納米管復合材料的方法及其應用。采用的技術方案是：以碳納米管CNT作為基底，加入碳點CDs，經超聲，攪拌，離心，得復合物CNT?CDs；調節體系為堿性并加入引發劑(AIBA)，在氮氣保護下，于35～40℃反應2～3h，再加入純化的AA(丙烯酸)，再于80～90℃反應4～6h，離心洗滌，得基于碳點修飾的pH敏感型碳納米管復合材料CNT?CDs?PAA。采用本發明的方法制備的pH敏感型復合材料CNT?CDs?PAA，實現了無損化修飾，所制得的pH敏感智能響應性材料既保持了CNTs的性質與形貌，又同時兼有PAA的pH敏感性。

技術領域

本發明屬于化學合成領域，具體的涉及一種基于碳點組裝，將CNTs與PAA經過CDs的連接，實現無損化修飾，所制得的溫敏智能響應性材料CNT-CDs-PAA既保持了CNTs的性質與形貌，又同時兼有PAA的pH敏感性。

背景技術

由于外部溫度、pH值、光照、變焦、鹽類、電場和壓力等外部環境的微小變化，智能設備的性能(例如，體積變化)會發生顯著的變化。它們在組織工程、藥物控釋載體、再生反應等領域有著潛在的應用前景。材料科學和聚合物科學的研究人員幾十年來一直關注它們的內在響應特性。其中，pH響應材料是研究最多的，然而，其無法與無機物的結合制約了其廣泛應用。

碳作為著名的無機物之一，以其獨特的一維性為基礎，在各種研究中顯示出巨大的潛力，具有優良的機械、光學和電子性能以及較高的化學穩定性。這些特性在復合材料、場發射顯示、儲能、傳感器、掃描探針、載藥載體等方面有著廣泛的應用前景。然而，要實現其在各種應用中發展新型功能性高品質產品的充分前景，分離和均勻分散是基本前提。多壁碳在水介質中通過非超臨界相互作用實現穩定，對該材料在實際應用中具有潛在的優點，因其優異的排放性能、良好的水溶性和能量轉換能力而成為一種新興的碳材料。從低成本碳源合成的簡單方法，再加上表面的再加工，使碳點廣泛應用于傳感器和成像等領域。雜原子的摻雜以及在合成過程中使用不同前體引入不同的表面官能度可以直接調節物理化學性質。同樣，碳點可以與疏水材料相互作用，使疏水核與碳點表面上的親水官能團一起賦予它們表面活性劑如兩親性質。近幾年來，碳點復合材料得到了發展，并在器件中得到了廣泛的應用。在這些方法中，無論是化學方法還是聚合物包埋法，都被用于分散在水中，碳點的類表面活性劑行為導致碳點在水中形成穩定的碳點復合物。

但現階段，其與無機物的結合通常都要以破壞無機物表面為代價，無法直接與無機物結合或者修飾，破壞了其自身結構與性質，限制了他的應用，所以要研制一種可將其與無機物無損化修飾的連接方式。

因此，發明一個既能在保留pH敏感性能前提下與無機物結合，又能保持無機物本身性能的技術方案就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于碳點修飾構建pH敏感型碳納米管復合材料的方法。采用本發明的方法制備的pH敏感型復合材料CNT-CDs-PAA，實現了無損化修飾，所制得的pH敏感型復合材料CNT-CDs-PAA既保持了CNTs的性質與形貌，又同時兼有PAA的pH敏感性。

本發明采用的技術方案是：一種基于碳點修飾構建pH敏感型碳納米管復合材料的方法，是將CNTs與PAA經過CDs無損化連接在一起后，構建碳點修飾的pH敏感型碳納米管復合材料CNT-CDs-PAA。

一種基于碳點修飾構建pH敏感型碳納米管復合材料的方法，包括如下步驟：

1)以碳納米管CNT作為基底，加入碳點CDs，經超聲，攪拌，離心，得復合物CNT-CDs；

2)調節體系為堿性，在氮氣保護下，于CNT-CDs中加入引發劑，在N₂保護下35～40℃反應2～3h，再加入純化的丙烯酸(AA)，在N₂保護下80～90℃反應4～6h，離心洗滌，得基于碳點修飾的pH敏感型碳納米管復合材料CNT-CDs-PAA。