溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管及其制備方法。該碳納米管利用樹枝化苝酰亞胺衍生物中苝與碳納米管表面的p-p共軛作用將樹枝化烷氧醚吸附到碳納米管表面，提高了碳納米管在水中的分散性；通過溫度可調(diào)節(jié)樹枝化碳納米管在水中的聚集和分散。該類超分子樹枝化碳納米管在水中具有良好的分散性和穩(wěn)定性，且更高代數(shù)的樹枝化苝酰亞胺衍生物可進(jìn)一步提高碳納米管在水中的分散性。通過溫度可調(diào)節(jié)樹枝化碳納米管在水中的聚集和分散。該發(fā)明有效克服了碳納米管在水中容易團(tuán)聚的缺點(diǎn)，有效提高了碳納米管在水中的均勻分散，同時(shí)賦予了碳納米管溫度響應(yīng)性，擴(kuò)大了其在生物醫(yī)藥、材料、以及能源等不同領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專利說明】溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文涉及一種樹枝化碳納米管及其制備方法，特別是一種溫度響應(yīng)型超分子樹枝 化碳納米管及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳納米管（CNT)是由單層或多層石墨片按一定旋轉(zhuǎn)角度繞中心軸卷曲成的無縫納 米級(jí)圓管。按照石墨片的層數(shù)，可將碳納米管分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。由于碳 納米管獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了它獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)以及光、化學(xué)性能，因此在現(xiàn)代物理、化學(xué)、信 息、環(huán)境、材料、能源、生物及醫(yī)藥等領(lǐng)域中的研究應(yīng)用非常廣泛。如可以在碳納米管上接枝 識(shí)別基元，將其做成識(shí)別材料，或者用于藥物運(yùn)輸。也可以利用其優(yōu)異的機(jī)械性能，制備高 性能復(fù)合材料。然而，不容忽視的是，由于碳納米管之間具有較強(qiáng)的范德華相互作用，很容 易發(fā)生團(tuán)聚，致使它的溶解性和分散性較差，大大限制了它的實(shí)際應(yīng)用。
[0003]為了提高碳納米管的分散性，擴(kuò)大其應(yīng)用，科學(xué)家們對(duì)碳納米管的改性進(jìn)行了大 量的研究，期望在改善其分散性和穩(wěn)定性的同時(shí)，利用表面引入的官能團(tuán)的特殊功能，將功 能化后的碳納米管應(yīng)用于各種領(lǐng)域。常用的改性方法可以分為共價(jià)和非共價(jià)兩種。Leibler 等人（PrevoteauA.，Soulie---ZiakovicC. ,andLeiblerL.J.Am.Chem.Soc.2012, 134，19961--19964)運(yùn)用自由基加成的方法在碳納米管表面共價(jià)接枝了羰基，而在聚合物 末端接上氨基，然后運(yùn)用羰基和氨基之間的氫鍵作用將聚合物接枝到碳納米管表面，提高 了碳納米管的分散性。與共價(jià)修飾相比，非共價(jià)功能化因其不損傷碳管的n電子共軛體 系、保持結(jié)構(gòu)的完整性、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)而在近年來引起了人們更多的關(guān)注。Harad等人 (OgoshiT. ,TakashimaY. ,YamaguchiH. ,andHaradaA. ,J.Am.Chem.Soc.2007, 129，4878-4879)運(yùn)用芘和碳管間的共軛作用，可將環(huán)糊精吸附到碳管表面，提高了碳納米 管的分散性。Huang等人（YuG.，LiJ.，YuW.，HanC.，MaoZ.，GaoC.，andHuang F.，A/kifeter. 2013，52，1-7)運(yùn)用萘與碳納米管之間的超分子作用，將半乳糖吸附到 碳納米管表面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一些活性蛋白的富集作用。
[0004]目前對(duì)碳納米管的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是具有溫度響應(yīng)性的碳納米管 還鮮有報(bào)道，而采用生物相容性體系通過非公價(jià)手段來改性碳納米管，同時(shí)還可通過溫度 來控制碳納米管的可逆聚集和分散的工作還未見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于提供溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管。
[0006] 本發(fā)明的目的之二在于提供該碳納米管的制備方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下機(jī)理： 本發(fā)明利用茈與碳納米管表面的P-P共軛作用將樹枝化烷氧醚吸附到碳納米管表面。 由于樹枝化烷氧醚在水中良好的溶解性，可有效提高碳納米管在水中的分散性。同時(shí)利用 樹枝化烷氧醚在水中具有最低臨界溶解溫度（LCST)，可通過溫度調(diào)節(jié)碳納米管在水中的聚 集和分散，賦予碳納米管智能響應(yīng)性。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管，其特征在于該碳納米管是利用樹枝化茈酰亞 胺衍生物中茈與碳納米管表面的P-P共軛作用將樹枝化烷氧醚吸附到碳納米管表面而形 成的，其中碳納米管與樹枝化茈酰亞胺衍生物的質(zhì)量比為：1/3 ~ 1/2 ;所述的樹枝化茈酰 亞胺衍生物通式表示為：Gn-PBI，Gn為不同代數(shù)的樹枝化烷氧醚基元，n= 1，2,3。
[0009] 上述的碳納米管為單壁或多壁碳納米管。
[0010] 上述的樹枝化茈酰亞胺衍生物的結(jié)構(gòu)式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管，其特征在于該碳納米管是利用樹枝化茈酰 亞胺衍生物中茈與碳納米管表面的P-P共軛作用將樹枝化烷氧醚吸附到碳納米管表面而 形成的，其中碳納米管與樹枝化茈酰亞胺衍生物的質(zhì)量比為：1/3 ~ 1/2;所述的樹枝化茈 酰亞胺衍生物通式表示為：Gn-PBI，Gn為不同代數(shù)的樹枝化烷氧醚基元，η = 1，2, 3。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管，其特征在于所述的碳納 米管為單壁或多壁碳納米管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管，其特征在于所述的樹枝 化茈酰亞胺衍生物的結(jié)構(gòu)式為：
4. 一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度響應(yīng)型超分子樹枝化碳納米管的方法其特征 在于該方法的具體步驟為：將碳納米管加入樹枝化茈酰亞胺衍生物水溶液中，并控制碳納 米管與樹枝化茈酰亞胺衍生物的質(zhì)量比為：1/3 ~ 1/2;在99 W功率下，冰水中超聲45 ~ 60分鐘，然后在10000?15000轉(zhuǎn)下離心分離，取上清液，即得到溫度響應(yīng)型超分子樹枝化 碳納米管。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK104370280SQ201410589914
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】張阿方, 夏文杰, 陳若彬, 張曉茜, 龍平, 蘇新艷, 李文, 劉坤 申請(qǐng)人:上海大學(xué)