專利名稱：光化學(xué)修飾碳納米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種納米技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別是一種光化學(xué)修飾碳納米管的方法。
背景技術(shù)：
碳納米管由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，自從被發(fā)現(xiàn)以來，就引起了人們極大的興趣。為了克服碳納米管之間的強(qiáng)范德華相互作用，改善碳納米管在溶劑中的分散性能，或者增強(qiáng)它與其他材料之間的相互作用，對(duì)碳納米管表面進(jìn)行修飾是一個(gè)非常重要的手段。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前用光化學(xué)對(duì)碳納米管修飾的方法有兩種Micheal Holzinger等人在《Angewandte Chemie International Edition》(《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》，2001，40期，第4002-4005頁)發(fā)表題為“Sidewallfunctionalization of carbon nanotubes”(“碳納米管管壁的功能化”)的論文，公開了一種用十七氟代碘辛烷在紫外光照射下共價(jià)修飾碳納米管的方法。MinooJ.Moghaddam等人在《Nano Letters》(《納米通信》，2004，4期，第89-93頁)發(fā)表題為“Highly efficient binding of DNA on the sidewalls and tips of carbonnanotubes using photochemistry”(“利用光化學(xué)高效結(jié)合DNA到碳納米管管壁和端部的辦法”)，公開了用一種疊氮化物在紫外光照射下共價(jià)修飾碳納米管的辦法。但是，這些光化學(xué)方法都需要特殊的功能化物，限制了它的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光化學(xué)修飾碳納米管的方法，使碳納米管與二苯甲酮和二苯甲醇的混合物在紫外光的照射下得到功能化的碳納米管，這種方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、效率很高。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明將碳納米管與二苯甲酮、二苯甲醇在有機(jī)溶劑中混合形成混合溶液，等到二苯甲酮、二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中進(jìn)行超聲作用，然后把混合溶液在紫外光照射下反應(yīng)，同時(shí)不停攪拌，洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，將洗滌后剩下的產(chǎn)物干燥，得到功能化的碳納米管。
所述的二苯甲酮有以下結(jié)構(gòu) 其中 為苯環(huán)；C＝0為羰基。
所述的二苯甲醇有以下結(jié)構(gòu) 其中 為苯環(huán)；OH為羥基。
所述的碳納米管是單壁或者多壁碳納米管，它們是導(dǎo)體或者半導(dǎo)體。
所述的在紫外光照射下反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為10分鐘到20小時(shí)。
所述的二苯甲酮和二苯甲醇的摩爾比在1∶10到10∶1之間。
所述的在超聲波中進(jìn)行超聲作用，超聲5到120分鐘。
所述的功能化的碳納米管，其功能基是二苯甲醇。
所述的功能化的碳納米管的管壁上二苯甲醇以共價(jià)鍵與碳納米管鍵合。
本發(fā)明方法簡(jiǎn)單實(shí)用，效率很高，熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)可占總重量的50％，所有反應(yīng)都可在溫和的條件下進(jìn)行，且不需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明得到的功能化的碳納米管能很好的分散在有機(jī)溶劑中，可以和其他化合物方便反應(yīng)，并可以與其他高分子物結(jié)合用來制備納米復(fù)合材料。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1取單壁碳納米管5毫克、二苯甲酮2.5克、二苯甲醇2.527克，加入苯20毫升混合形成混合溶液，等到二苯甲酮和二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中超聲5分鐘，然后放在紫外光下照射，反應(yīng)2小時(shí)，同時(shí)不停地?cái)嚢?，收集反?yīng)產(chǎn)物，用四氫呋喃洗2次，洗滌后剩下產(chǎn)物在真空下干燥3小時(shí)，得到功能化的碳納米管。熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)占總重量的42％。拉曼光譜、紫外光譜和紅外光譜表明修飾于碳納米管管壁上的二苯甲醇功能基以共價(jià)鍵和碳納米管相連結(jié)。
實(shí)施例2取單壁碳納米管5毫克、二苯甲酮2.5克、二苯甲醇2.527克，加入苯20毫升混合形成混合溶液，等到二苯甲酮和二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中超聲10分鐘，然后放在紫外光下照射，反應(yīng)2小時(shí)，同時(shí)不停地?cái)嚢瑁占磻?yīng)產(chǎn)物，用四氫呋喃洗2次，洗滌后剩下產(chǎn)物在真空下干燥3小時(shí)，得到功能化的碳納米管。熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)占總重量的50％。拉曼光譜、紫外光譜和紅外光譜表明修飾于碳納米管管壁上的二苯甲醇功能基以共價(jià)鍵和碳納米管相連結(jié)。
實(shí)施例3取單壁碳納米管5毫克、二苯甲酮2.5克、二苯甲醇2.527克，加入苯20毫升混合形成混合溶液，等到二苯甲酮和二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中超聲120分鐘，然后放在紫外光下照射，反應(yīng)2小時(shí)，同時(shí)不停攪拌，收集反應(yīng)產(chǎn)物，用四氫呋喃洗2次，洗滌后剩下產(chǎn)物在真空下干燥3小時(shí)，得到功能化的碳納米管。熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)占總重量的33％。拉曼光譜、紫外光譜和紅外光譜表明修飾于碳納米管管壁上的二苯甲醇功能基以共價(jià)鍵和碳納米管相連結(jié)。
實(shí)施例4取單壁碳納米管5毫克、二苯甲酮5克、二苯甲醇0.5054克，加入苯10毫升混合形成混合溶液，等到二苯甲酮和二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中超聲10分鐘，然后放在紫外光下照射，反應(yīng)10分鐘，同時(shí)不停攪拌，收集反應(yīng)產(chǎn)物，用四氫呋喃洗2次，洗滌后剩下產(chǎn)物在真空下干燥3小時(shí)，得到功能化的碳納米管。熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)占總重量的11％。拉曼光譜、紫外光譜和紅外光譜表明修飾于碳納米管管壁上的二苯甲醇功能基以共價(jià)鍵和碳納米管相連結(jié)。
實(shí)施例5取單壁碳納米管5毫克、二苯甲酮2.5克、二苯甲醇25.27克，加入苯30毫升混合形成混合溶液，等到二苯甲酮和二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中超聲10分鐘，然后放在紫外光下照射，反應(yīng)20小時(shí)，同時(shí)不停攪拌，收集反應(yīng)產(chǎn)物，用四氫呋喃洗2次，洗滌后剩下產(chǎn)物在真空下干燥3小時(shí)，得到功能化的碳納米管。熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)占總重量的6％。拉曼光譜、紫外光譜和紅外光譜表明修飾于碳納米管管壁上的二苯甲醇功能基以共價(jià)鍵和碳納米管相連結(jié)。
實(shí)施例6取多壁碳納米管5毫克，二苯甲酮2.5克、二苯甲醇2.527克，加入苯20毫升混合形成混合溶液，等到二苯甲酮和二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中超聲10分鐘，然后放在紫外光下照射，反應(yīng)2小時(shí)，同時(shí)不停攪拌，收集反應(yīng)產(chǎn)物，用四氫呋喃洗2次，洗滌后剩下產(chǎn)物在真空下干燥3小時(shí)，得到功能化的碳納米管。熱重分析發(fā)現(xiàn)接枝到碳納米管表面的功能基團(tuán)占總重量的23％。拉曼光譜、紫外光譜和紅外光譜表明修飾于碳納米管管壁上的二苯甲醇功能基以共價(jià)鍵和碳納米管相連結(jié)。
功能化的碳納米管在乙醇中穩(wěn)定，溶液靜止10天沒有沉淀產(chǎn)生。而未功能化的碳納米管在乙醇中不穩(wěn)定，在乙醇中超聲后，靜止1天就全部沉淀。
權(quán)利要求
1.一種光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征在于，將碳納米管與二苯甲酮、二苯甲醇在有機(jī)溶劑中混合形成混合溶液，等到二苯甲酮、二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中進(jìn)行超聲作用，然后把混合溶液在紫外光照射下反應(yīng)，同時(shí)不停攪拌，洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，將洗滌后剩下的產(chǎn)物干燥，得到功能化的碳納米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征是，所述碳納米管是單壁碳納米管或多壁碳納米管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征是，所述的二苯甲酮和二苯甲酮的摩爾比在1∶10到10∶1之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征是，所述的在超聲波中進(jìn)行超聲作用，超聲時(shí)間為5到120分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征是，所述的在紫外光照射下反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為10分鐘到20小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征是，所述功能化的碳納米管，其功能基是二苯甲醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的光化學(xué)修飾碳納米管的方法，其特征是，所述功能化的碳納米管的管壁上二苯甲醇以共價(jià)鍵與碳納米管鍵合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光化學(xué)修飾碳納米管的方法，屬于納米技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將碳納米管與二苯甲酮、二苯甲醇在有機(jī)溶劑中混合形成混合溶液，等到二苯甲酮、二苯甲醇溶解后，將混合溶液放在超聲波中進(jìn)行超聲作用，然后把混合溶液在紫外光照射下反應(yīng)，同時(shí)不停攪拌，反應(yīng)產(chǎn)物用有機(jī)溶劑洗滌，將洗滌后剩下的產(chǎn)物干燥，得到功能化的碳納米管。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單實(shí)用，效率很高，所有反應(yīng)條件都可在溫和的條件下進(jìn)行，不需要復(fù)雜的試驗(yàn)裝置。本發(fā)明得到的功能化的碳納米管能很好的分散在有機(jī)溶劑中，可以和其他化合物方便反應(yīng)，并能夠方便的和其他高分子物結(jié)合用來制備納米復(fù)合材料。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1986398SQ20061011889
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者魏良明, 張亞非 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)