[发明专利]提高选择性分散半导体性碳纳米管产率的方法及试剂

说明书

本发明公开了一种提高选择性分散半导体性碳纳米管产率的方法及试剂。所述方法包括：将单壁碳纳米管样品、第一聚合物和第二聚合物于溶剂中均匀混合形成液相混合体系，并使单壁碳纳米管样品在液相混合体系中充分分散，之后对液相混合体系离心处理，分离上清液，实现半导体性单壁碳纳米管的选择性分离；第一聚合物和第二聚合物均能与半导体性单壁碳纳米管特异性结合，且第一聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合速度大于第二聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合速度，而结合强度小于第二聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合强度。本发明可实现高产量、高纯度、高分散性的半导体性单壁碳纳米管的选择性分离，降低了成本，提高了分离的重复性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种半导体性单壁碳纳米管的分离方法，尤其涉及一种提高选择性分散半导体性单壁碳纳米管产率的方法，属于碳纳米管技术领域。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)是1991年才被发现的一种新型碳结构，是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的管体。碳纳米管直径很小，长径比大，被视为准一维纳米材料。由于碳纳米管具有优异的电学性能、超强的力学性能，因此在材料领域引起了极大的重视。

而单壁碳纳米管(SWCNTs)因具有优异的电学性质，在电子领域有广泛的应用前景，是下一代集成电路半导体材料的重要候选材料。通常合成的单壁碳纳米管(SWCNTs)是金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)的混合物，这严重阻碍了半导体性单壁碳纳米管的应用，因此如何从单壁碳纳米管中进行半导体单壁碳管的高效分离变得尤为重要。

目前的分离方法主要包括柱色谱分离法，超高速梯度密度离心法，双水相萃取法和选择性分散法。其中选择性分散由于其简单的操作，超高的半导体纯度和对单壁碳管较低的损耗等特点，得到了快速的发展，但是低产率是这种方法的瓶颈之一。

目前还有的方法是利用单一聚噻吩或单一聚咔唑选择性分散并分离单壁碳纳米管，但是采用单一聚噻吩的方法获得的半导体性单壁碳纳米管，虽然产率高但是纯度低；而采用单一聚咔唑的方法获得的半导体性单壁碳纳米管，虽然纯度高，但是产率较低。

因而，根据现有碳纳米管分离方法存在的缺点，如何进一步加以改进，实现高产量高纯度的半导体性单壁碳纳米管分离，成为目前业界研发人员新的研究方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高选择性分散半导体性单壁碳纳米管产率的方法及试剂，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种提高选择性分散半导体性碳纳米管产率的方法，包括：

将单壁碳纳米管样品、第一聚合物和第二聚合物于溶剂中均匀混合形成液相混合体系，并使单壁碳纳米管样品在所述液相混合体系中充分分散，之后对所述液相混合体系进行离心处理，分离出上清液，实现半导体性单壁碳纳米管的选择性分离；

其中，所述第一聚合物和第二聚合物均能溶于所述溶剂，并均能与半导体性单壁碳纳米管特异性结合，且所述第一聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合速度大于所述第二聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合速度，而所述第一聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合强度小于所述第二聚合物与半导体性单壁碳纳米管的结合强度。

较为优选的，所述第一聚合物包括聚咔唑(PCO)，聚芴等，但不限于此。

较为优选的，所述第二聚合物包括聚噻吩(rr-P3DDT)、芴和噻吩共聚物等，但不限于此。

较为优选的，所述第一聚合物和第二聚合物的质量比为0.5～2.0：1。