專利名稱：一種高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的碳納米管水溶液的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
碳納米管是一類具有完美石墨結(jié)構(gòu)的管形碳材料，直徑一般從幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米。碳納米管具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、電磁特性以及優(yōu)異的力學(xué)性能。其本身具有的多種優(yōu)異性能，在許多方面存在廣闊的應(yīng)用前景。但是，原始狀態(tài)的碳納米管具有強(qiáng)疏水性，同時(shí)彼此之間存在極強(qiáng)的團(tuán)聚作用，因此在水及有機(jī)溶劑、高分子基體中均很難分散，易聚集成團(tuán)，一般不溶于任何溶劑，妨礙了對(duì)其進(jìn)行分子水平研究及操作應(yīng)用，也難于將它應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。為了將碳納米管的優(yōu)異性能應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，對(duì)碳納米管進(jìn)行表面處理，使其在水中分散，形成碳納米管的穩(wěn)定懸浮溶液，對(duì)于進(jìn)一步的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重要的意義。采用何種手段對(duì)碳納米管進(jìn)行修飾和功能化成為碳納米管走向?qū)嵱玫囊粋€(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題。原始的碳納米管的端口是封閉的。在特定條件下，碳納米管表面存在一些晶格缺陷。很多研究采用氧化方法使碳納米管的端口由封閉狀態(tài)變成開口狀態(tài)，同時(shí)在晶格缺陷處氧化，在碳納米管端口和表面引入羧基等含氧基團(tuán)，增加碳納米管的親水性。迄今，對(duì)碳納米管進(jìn)行親水性修飾應(yīng)用比較多的手段是共價(jià)修飾法。一般常用的共價(jià)修飾方法是用強(qiáng)酸將碳納米管氧化開口，并截成短管，使其末端或(和)側(cè)壁的缺陷位點(diǎn)帶上羧基。例如，通過(guò)在熱硝酸溶液中長(zhǎng)時(shí)間回流使碳納米管變成開口狀態(tài)，增加其水溶性；還有通過(guò)用濃硫酸和硝酸的混合溶液長(zhǎng)時(shí)間處理，在超聲輔助下，使單壁碳納米管被切短至100-300nm，同時(shí)表面引入羧基，增加了碳納米管在水溶液中的溶解度(J. Liu, A. G. Rinzler, H. Dai, J. H. Hafner, R. K. Bradley, P. J. Boul, A. Lu，T. Iverson, K. Shelimov， C. B. Huffman，F(xiàn). Rodriguez-Macias，Y. -S. Shon and T. R. Lee D. T. Colbert，R. E. Smalley Fullerene Pipesscience 1998，280，1253-56) Mitra S 研究組利用微波和混合強(qiáng)酸來(lái)分散 SWNT(Wang，Y.，Iqbal, Ζ·，Mitra, S. J. Rapidly Functionalized，Water-Dispersed Carbon Nanotubes at High ConcentrationJ. Am. Chem. Soc. 2006，128 (I)，95-99.)，在碳納米管表面引入了羧基和磺酸基，得到高濃度的碳納米管水溶液。表面元素分析后發(fā)現(xiàn)，每3 個(gè)碳原子上引入一個(gè)羧基，每10個(gè)碳原子上引入一個(gè)磺酸基。掃描電鏡觀察到碳納米管的直徑稍微有所變小。激光動(dòng)態(tài)光散射分析得到溶液中的顆粒的大小在3nm 800·。除了氧化的方法，也有研究釆用其他一些方法使碳納米管分散到水溶液中，例如，通過(guò)將水溶性的大分子纏繞在碳納米管周圍，可以使完整長(zhǎng)度的碳納米管分散到溶液中(Zorbas V， Smith AL， Xie H， Ortiz-Acevedo A， Dalton AB, Dieckmann GR, DraperRK, Baughman RH， Musselman IH Importance of Aromatic Content for Peptide/ Single-Walled Carbon Nanotube Interactions J Am Chem Soc. 2005 Sep 7 ；127 (35) 12323-8)。也有研究組報(bào)道，在超聲條件下利用白蛋白作為分散劑可以得到穩(wěn)定的單壁碳納米管的溶液(Karajanagi SS, Yang H，Asuri P，Sellitto E，Dordick JS, Kane RS Protein-assisted solubilization of single-walled carbon nanotubes Langmuir. 2006 Feb 14 ；22(4) :1392-5)。還有研究組利用DNA分子等來(lái)修飾和分散碳納米管。迄今，絕大多數(shù)的濃酸超聲修飾方法(Nanotubes from Surface Modification J Am Chem Soc. 2002 Oct 23 ； 124 (42) 12418-9 ；Lee GW, Kumar S Dispersion of Nitric Acid-Treated SWNTs in Organic Solvents and Solvent Mixtures. Effect of nicotinamide and urea on the solubility of riboflavin in various solvents. J Phys Chem B Condens Matter Mater Surf Interfaces Biophys. 2005 Sep 15 ； 109(36) :17128-33 ；Lu Q，Keskar G，Ciocan R，Rao R，Mathur RB.，Rao AM.，Larcom LL Determination of Carbon Nanotube Density by Gradient Sedimentation J Phys Chem B.2006 Dec 7 ；110 (48) :24371-6)得到的碳納米管水溶液濃度仍然比較低，一般在 O. 01 O. 2mg/ml，而且通常需要表面活性劑或生物大分子的輔助。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白，在不引入表面活性劑的條件下，提供一種制備高濃度穩(wěn)定的碳納米管水溶液的方法以及用該方法制備得到的高濃度穩(wěn)定的碳納米管水溶液。本發(fā)明所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其濃度大于等于O. 3mg/ml而小于等于 O. 5mg/ml,且溶液的穩(wěn)定時(shí)間至少2周。具體的，所述碳納米管水溶液濃度為O. 3mg/ml。所述碳納米管水溶液濃度為O. 4mg/ml O. 5mg/ml。所述碳納米管水溶液濃度為O. 4mg/ml或O. 5mg/ml。以上所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，由以下方法制備得到將碳納米管在混合強(qiáng)酸溶液中用超聲探頭進(jìn)行氧化處理，過(guò)濾、洗滌并烘干濾出物后將其在水中用超聲探頭進(jìn)行分散處理。所述超聲探頭的直徑與混合強(qiáng)酸溶液的體積配比為I : 20 100 (mm ml)，優(yōu)選 I : 20 30 (mm : ml)。所述混合強(qiáng)酸溶液由濃硫酸與濃硝酸按體積比2 I配制。所述碳納米管重量與混合強(qiáng)酸的體積比例范圍為I : 5 2 : l(mg : ml)，優(yōu)選
I: O. 8 I. 5 (mg : ml)。所述超聲探頭進(jìn)行氧化處理的工作時(shí)間為30s 12000s (可縮短至30s 60s)， 工作功率為500w 1200w ;所述超聲探頭進(jìn)行分散處理的工作時(shí)間為IOs 15000s (可縮短至IOs 60s)，工作功率為200w 1200wo具體的，所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液用以下方法制備得到I)將碳納米管加到混合強(qiáng)酸溶液中，用超聲探頭進(jìn)行氧化處理，得到深黑色溶液；2)將深黑色溶液過(guò)濾，洗滌濾出物至濾液為中性；3)將濾出物烘干至恒重成粉末；烘干溫度優(yōu)選為60 70°C ；4)將粉末加入到水中，用超聲探頭進(jìn)行分散處理，得到黑色溶液即為碳納米管水溶液。本發(fā)明采用了混合濃酸氧化與超聲相結(jié)合的方法來(lái)處理碳納米管，在不引入表面活性劑的條件下，可以制備得到高濃度、穩(wěn)定的碳納米管水溶液，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用本發(fā)明方法，可以得到碳納米管濃度高達(dá)O. 5mg/ml的水溶液；掃描電鏡下觀察，其中碳納米管多呈開口狀態(tài)，碳納米管的長(zhǎng)度由原始的50 μ m左右變?yōu)?00 IOOOnm之間，管徑在30nm左右，管狀結(jié)構(gòu)清晰，空心管狀結(jié)構(gòu)被很好地保持；動(dòng)態(tài)激光光散射測(cè)試顯示碳納米管的平均有效直徑在140nm左右，分布范圍為70 350nm ;碳納米常溫放置2周時(shí)間后，肉眼沒(méi)有觀察到明顯的碳納米管聚集體出現(xiàn)，懸浮液在紫外253nm處的吸光度值不改變，穩(wěn)定性可以達(dá)到2周。


圖I為碳納米管在水中分散狀態(tài)照片；其中左圖中A為用超聲槽超聲處理的多壁碳納米管在水中分散的狀態(tài)；B為使用探頭超聲處理后得到的多壁碳納米管水溶液。右圖為采用混合強(qiáng)酸氧化結(jié)合超聲處理制備的不同濃度的碳納米管水溶液；其中I號(hào)杯中為濃度為O. 5mg/ml的碳納米管水溶液,2號(hào)杯為O. 15mg/ml濃度的碳納米管水溶液,3號(hào)杯為 O. 05mg/ml濃度的碳納米管水溶液。圖2為本發(fā)明多壁碳納米管水溶液的吸收光譜。圖3為從水溶液中沉積出來(lái)的多壁碳納米管電鏡照片。其中(a)氧化不足的多壁碳納米管電鏡照片；(b)為氧化程度合適的多壁碳納米管電鏡照片；(C)為氧化過(guò)度的多壁碳納米管照片。圖4為本發(fā)明碳納米管水溶液中多壁碳納米管的尺寸分布(動(dòng)態(tài)光散射方法測(cè)定)O
具體實(shí)施例方式本發(fā)明高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液的制備，采用了混合濃酸氧化與超聲相結(jié)合的方法來(lái)處理碳納米管，在不引入表面活性劑的條件下，制備高濃度(如高于O. 2mg/ml)穩(wěn)定的碳納米管水溶液。具體步驟如下I.碳納米管的表面氧化處理配制濃硫酸與濃硝酸的混合強(qiáng)酸溶液。稱取適量多壁碳納米管加到混合酸溶液中。用適當(dāng)直徑的超聲探頭處理一定時(shí)間后，得到深黑色溶液。加水稀釋后過(guò)濾(濾膜孔徑為2 μ m)，反復(fù)淋洗濾出物，至濾液為中性。將濾出的碳納米管粉末烘干至恒重。2.配制碳納米管水溶液稱取一定量上述碳納米管加入到純水中，用適當(dāng)直徑的超聲探頭處理一定時(shí)間， 得到均勻穩(wěn)定的黑色溶液。以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本方法。
實(shí)施例一、制備濃度為O. 5mg/ml的碳納米管溶液I)混合酸的配制將濃硫酸與濃硝酸按2 I的比例配制形成混合強(qiáng)酸溶液；2)稱取200mg多壁碳納米管加入400ml的混合酸溶液中，將直徑為15mm的超聲探頭伸入到多壁碳納米管和混合酸中，IOOOw功率超聲處理2分鐘，得到深黑色溶液。3)將深黑色溶液加水稀釋后過(guò)濾(濾膜孔徑為2 μ m)，用水反復(fù)沖洗濾出物，至濾液為中性；將濾出的沉淀在60°C下烘干約48h至恒重得到粉末。4)稱取5mg上述粉末加入到IOml純水中，用直徑為6mm的超聲探頭再次處理2分鐘，得到均勻穩(wěn)定的黑色溶液即為濃度O. 5mg/ml的碳納米管水溶液。實(shí)施例二、制備濃度為O. 4mg/ml的碳納米管溶液I)采用與實(shí)施例一相同的步驟，其中，IOOmg的碳納米管加入200ml的混合酸中， 探頭直徑為10mm，800w功率超聲處理2分鐘，得到深黑色溶液。2)將深黑色溶液加水稀釋后過(guò)濾(濾膜孔徑為2 μ m)，用水反復(fù)沖洗濾出物，至濾液為中性；將濾出的沉淀在70°C下烘干48h至恒重得到粉末。3)稱取4mg上述粉末加入到IOml純水中，用直徑為6mm的超聲探頭再次處理2分鐘，得到均勻穩(wěn)定的黑色溶液即為濃度O. 4mg/ml的碳納米管水溶液。實(shí)施例三、制備濃度為O. 3mg/ml的碳納米管溶液I)采用與實(shí)施例一相同的步驟，其中，200mg的碳納米管加入300ml的混合酸中， 探頭直徑為15mm，IOOOw功率超聲處理2分鐘，得到深黑色溶液。2)將深黑色溶液加水稀釋后過(guò)濾(濾膜孔徑為2 μ m)，用水反復(fù)沖洗濾出物，至濾液為中性；將濾出的沉淀在室溫烘干至恒重得到粉末。3)稱取3mg上述粉末加入到IOml純水中，用直徑為6mm的超聲探頭再次處理2分鐘，得到均勻穩(wěn)定的黑色溶液即為濃度O. 3mg/ml的碳納米管水溶液。在以上具體實(shí)施中，通過(guò)調(diào)整步驟3)粉末和水的比例即可得到不同濃度的碳納米管水溶液，較低濃度如O. 01mg/ml O. 2mg/ml的碳納米管水溶液也同樣可以輕易獲取， 因此不一一例舉。對(duì)于本發(fā)明獲得的碳納米管水溶液，還經(jīng)過(guò)光譜掃描分析確定溶液成分，通過(guò)掃描電鏡考察溶液中碳納米管的形貌，以及用動(dòng)態(tài)光散射儀檢測(cè)水溶液中碳納米管的尺寸分布，用溶液的紫外吸光度值來(lái)監(jiān)測(cè)溶液的穩(wěn)定性，從而整體檢驗(yàn)制備碳納米管水溶液的方法是否有效。具體的，對(duì)用上述方法配制的碳納米管水溶液進(jìn)行以下分析(I)應(yīng)用紫外/可見/近紅外分光光度儀對(duì)碳納米管水溶液進(jìn)行光譜掃描分析， 掃描范圍設(shè)定為190nm到1400nm，掃描波長(zhǎng)的間隔為O. 5nm，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，先用純水作參照，平衡掃描基線。將適當(dāng)稀釋的碳納米管水溶液加到樣品池中進(jìn)行掃描，每次掃描時(shí)間約為30min，得到碳納米管的波譜圖，如果顯示在253nm有特征吸收峰，則可以確認(rèn)制備產(chǎn)物為碳納米管水溶液。結(jié)果本發(fā)明制備的濃度在O. 01 O. 5mg/ml的水溶液均在253nm有特征吸收峰, 可以確認(rèn)為碳納米管水溶液。其譜圖掃描結(jié)果參見圖2。(2)應(yīng)用掃描電鏡觀察被處理后的碳納米管形貌。將硅片先用丙酮浸泡超聲清洗 2min后，再用乙醇浸泡超聲清洗5min，超凈臺(tái)中干燥。吸取適當(dāng)稀釋的碳納米管水溶液，滴到硅片正面，超凈工作臺(tái)中干燥。用掃描電鏡直接觀察碳納米管的形貌。觀察結(jié)果參見圖3中(b)圖片，顯示O. 5mg/ml的碳納米管水溶液中碳納米管的形貌，可以看到碳納米管基本保持單根形式存在，很多碳納米管呈開口狀態(tài)，碳納米管的長(zhǎng)度由原始的50 μ m左右變?yōu)?00 IOOOnm之間，管徑在30nm左右，管狀結(jié)構(gòu)清晰，空心管狀結(jié)構(gòu)被很好地保持。(3)用動(dòng)態(tài)光散射儀檢測(cè)水溶液中碳納米管的動(dòng)態(tài)尺寸分布。將適當(dāng)稀釋的碳納米管水溶液放入激光動(dòng)態(tài)光散射樣品池中，待溶液穩(wěn)定后，用690nm的激光連續(xù)檢測(cè)三分鐘，將三分鐘內(nèi)得到的粒子的粒徑分布通過(guò)計(jì)算機(jī)程序(90Plus Particle Size software, Ver. 3. 48)分析后得到水溶液中碳納米管的動(dòng)態(tài)粒徑分布曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果參見圖4，顯示碳納米管的平均有效直徑在140nm左右，分布范圍為 70 350nm。(4)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)碳納米管溶液在253nm處有特征吸收，且吸收峰的強(qiáng)度與溶液中碳納米管的濃度線性相關(guān)，即OD值越大，對(duì)應(yīng)著溶液中碳納米管的濃度也越高。利用這一特點(diǎn)，分別在不同時(shí)間檢測(cè)濃度為O. 5mg/ml的碳納米管水溶液的OD值。發(fā)現(xiàn)室溫放置兩周后，溶液的OD值不發(fā)生改變，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，如室溫放置一個(gè)月后，溶液的OD值會(huì)有所減少，重新用實(shí)施例中步驟3)方法進(jìn)行超聲處理后，溶液中的碳納米管可以重新分散，OD值增加。另外， 上述碳納米管溶液在常溫放置2周時(shí)間后，肉眼沒(méi)有觀察到明顯的碳納米管聚集體出現(xiàn)。采用以上描述的制備方法和檢驗(yàn)方法，本發(fā)明對(duì)制備的碳納米管水溶液的過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果顯示在制備過(guò)程中，選擇超聲探頭而不是超聲槽是十分重要的條件， 此外，超聲探頭的直徑與混合酸溶液的體積配比、碳納米管重量與混合酸的體積比例、濾出物的干燥狀態(tài)、以及在配制水溶液時(shí)的超聲輔助也是重要的影響因素。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)一在應(yīng)用超聲技術(shù)對(duì)分散在混合酸中的碳納米管進(jìn)行處理時(shí)，將混合酸的碳納米管溶液放在超聲槽中處理，難以得到理想的氧化效果，在最終配制水溶液時(shí)會(huì)導(dǎo)致溶液中碳納米管的濃度很低，濃度通常在O. 01mg/ml以下。而本發(fā)明選擇超聲探頭，可以使在水溶液中碳納米管最高濃度達(dá)到O. 5mg/ml。參見圖I所示，圖I的左圖中A為用超聲槽超聲處理的多壁碳納米管在水中分散的狀態(tài)；B為使用探頭超聲處理后得到的多壁碳納米管水溶液。右圖為采用混合強(qiáng)酸氧化結(jié)合超聲處理制備的不同濃度的碳納米管水溶液，I號(hào)杯中溶液即為濃度為O. 5mg/ml的碳納米管水溶液，而2號(hào)杯為O. 15mg/ml濃度的碳納米管溶液,3號(hào)杯為O. 05mg/ml濃度的碳納米管溶液, 從溶液的顏色程度也可以判斷其濃度差距。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)二 超聲探頭的直徑與混合酸溶液的體積配比是影響碳納米管的氧化程度、分散效果、以及保持管狀結(jié)構(gòu)的重要因素之一。當(dāng)超聲探頭的直徑相對(duì)于溶液體積小于I : 100(_ ml)時(shí)，此時(shí)超聲探頭直徑過(guò)小，從掃描電鏡觀察碳納米管的形貌，發(fā)現(xiàn)大部分碳納米管都沒(méi)有被氧化切短，聚集成團(tuán)分布(參見圖3中a圖片)，說(shuō)明沒(méi)有達(dá)到理想的氧化程度，并且導(dǎo)致最終碳納米管不能在水中分散開，水溶液中碳納米管的濃度通常在 O. 01mg/ml以下；如果超聲探頭的直徑相對(duì)于溶液體積大于I : 20時(shí)，此時(shí)超聲探頭直徑過(guò)大，發(fā)現(xiàn)碳納米管管型被破壞，成為顆粒狀聚集成團(tuán)，(參見圖3中c圖片)，說(shuō)明氧化程度過(guò)高，破壞了碳納米管的管狀結(jié)構(gòu)。
優(yōu)化實(shí)驗(yàn)三碳納米管重量與混合酸的體積比例是影響碳納米管氧化程度的因素之一。當(dāng)混合酸體積過(guò)低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致碳納米管氧化程度偏低，最終水溶液中碳納米管的濃度很低；當(dāng)混合酸體積過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致碳納米管氧化程度過(guò)高，碳納米管呈顆粒狀聚集成團(tuán)。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)最終確定碳納米管重量與混合酸體積間有效的比例范圍為I : 5 2 : I (mg : ml)。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)四經(jīng)過(guò)氧化處理后的碳納米管需要保持干燥。同樣氧化處理的碳納米管，在充分干燥后配制水溶液，可以得到高濃度的穩(wěn)定水溶液，而沒(méi)有充分干燥的碳納米管則難以再次分散到水中，水溶液中碳納米管的濃度通常在O. 01mg/ml以下。本發(fā)明以干燥至恒重作為充分干燥的衡量標(biāo)準(zhǔn)，干燥溫度為室溫 70°C，不同的干燥溫度其干燥時(shí)間會(huì)有所變化。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)五在配制碳納米管水溶液時(shí)，對(duì)于同樣氧化的碳納米管，采用超聲輔助，可以將碳納米管迅速再次分散到水溶液中，形成穩(wěn)定的高濃度的水溶液；而沒(méi)有采用超聲輔助手段，碳納米管難以完全分散到水中，只能得到濃度很低和不穩(wěn)定的水溶液。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明制備高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液的過(guò)程以及影響因素，可以理解的是，實(shí)施例僅用于說(shuō)明制備過(guò)程，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，說(shuō)明書中其它部分的數(shù)據(jù)、圖片和文字描述均依據(jù)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)得到，也是本發(fā)明具體實(shí)施的結(jié)果，應(yīng)構(gòu)成本發(fā)明的公開和對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的支持。
權(quán)利要求
1.一種高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述碳納米管水溶液濃度大于等于0.3mg/ml而小于等于O. 5mg/ml,且溶液的穩(wěn)定時(shí)間至少2周。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述碳納米管水溶液濃度為O. 3mg/ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述碳納米管水溶液濃度為 O. 4mg/ml O. 5mg/ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述碳納米管水溶液濃度為 O. 4mg/ml 或 O. 5mg/ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，由以下方法制備得到將碳納米管在混合強(qiáng)酸溶液中用超聲探頭進(jìn)行氧化處理，過(guò)濾、洗滌并烘干濾出物后將其在水中用超聲探頭進(jìn)行分散處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述超聲探頭的直徑與混合強(qiáng)酸溶液的體積配比為I : 20 100 (mm : ml),優(yōu)選I : 20 30 (mm : ml)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述混合強(qiáng)酸溶液由濃硫酸與濃硝酸按體積比2I配制。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述碳納米管重量與混合強(qiáng)酸的體積比例范圍為I : 5 2 : Kmg ml)，優(yōu)選I : O. 8 1.5 (mg : ml)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，所述超聲探頭進(jìn)行氧化處理的工作時(shí)間為30s 12000s (可縮短至30s 60s)，工作功率為 500w 1200w ;所述超聲探頭進(jìn)行分散處理的工作時(shí)間為IOs 15000s (可縮短至IOs 60s)，工作功率為200w 1200w。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9任一所述高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其特征在于，用以下方法制備得到1)將碳納米管加到混合強(qiáng)酸溶液中，用超聲探頭進(jìn)行氧化處理，得到深黑色溶液；2)將深黑色溶液過(guò)濾，洗滌濾出物至濾液為中性；3)將濾出物烘干至恒重成粉末；烘干溫度優(yōu)選為60 70°C；4)將粉末加入到水中，用超聲探頭進(jìn)行分散處理，得到黑色溶液即為碳納米管水溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液，其濃度大于等于0.3mg/ml而小于等于0.5mg/ml，且溶液的穩(wěn)定時(shí)間至少2周，該高濃度穩(wěn)定碳納米管水溶液是將碳納米管在混合強(qiáng)酸溶液中用超聲探頭進(jìn)行氧化處理、過(guò)濾并洗滌烘干濾出物后再將其在水中用超聲探頭分散處理后得到。本發(fā)明提供的水溶液中碳納米管濃度高達(dá)0.5mg/ml，掃描電鏡下觀察，溶液中碳納米管多呈開口狀態(tài)，管狀結(jié)構(gòu)清晰，空心管狀結(jié)構(gòu)被很好地保持；動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試顯示碳納米管的平均有效直徑在140nm左右，分布范圍為70～350nm；碳納米管水溶液穩(wěn)定性可以達(dá)到2周。本發(fā)明為碳納米管進(jìn)一步在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用提供了保證。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102583323SQ201210060348
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者孔樺, 孟潔, 許海燕 申請(qǐng)人:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所