[发明专利]分离提纯半导体单壁碳纳米管的有机物、方法及应用

说明书

本发明涉及分离提纯半导体单壁碳纳米管的有机物、方法及应用，其中分离提纯方法包括：步骤(1)：将苯并二噻吩类物质与包含半导体单壁碳纳米管的原料投入有机溶剂；以及步骤(2)：处理所述有机溶剂，分离出其中的半导体单壁碳纳米管。本发明涉及的有机物为苯并二噻吩类物质，可用于半导体器件、集成电路、显示驱动、透明导电膜、生物/化学传感、红外探测和红外热疗等领域。本发明的方法可降低半导体单壁碳纳米管从原料中分离的成本，提高产率，提高半导体单壁碳纳米管的纯度。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及分离提纯半导体单壁碳纳米管的有机物、方法及应用。

背景技术

碳纳米管是一种在半导体器件、集成电路以及生物医疗中具有巨大潜力的纳米材料。如何将碳纳米管从含杂质的原料中分散分离，是该领域的重要研究内容。

目前，主要利用分散剂在溶剂中将碳纳米管从杂质中分离，寻找合适的分散剂是当前本领域的主要研究方向。

美国斯坦福大学的鲍哲楠教授利用聚噻吩类物质分离提出了碳纳米管。美国威斯康星大学的Michael S.Arnold和IBM使用芴和吡啶的共聚物分离出碳纳米管。

中国专利申请公布号为CN106629670A的发明申请公开了一种Gemini型分散剂分散碳纳米管的方法，该方法通过一系列工艺流程对碳纳米管表面进行改性，使碳纳米管团聚体彻底打开形成分散液。该方法的主要实施步骤为：(1)碳纳米管分散剂4,4-二(十四烷基)二苯甲烷双磺酸盐溶液的制备；(2)碳纳米管的分散处理。

目前能够用于碳纳米管分散分离的物质种类比较单一，并且，以上几种技术方案存在价格昂贵、碳纳米管产率低、纯度低等缺点，导致这些方案无法推广应用。

基于以上技术问题，本发明提供一种分离提纯半导体单壁碳纳米管的有机物、分离提纯方法及应用。

发明内容

本发明提供了一种分离提纯半导体单壁碳纳米管的有机物、分离提纯方法及应用，用以解决现有技术中，用于分离半导体单壁碳纳米管的物质的分子种类单一、价格昂贵，分离出的半导体单壁碳纳米管产率低、纯度低的技术缺陷。

根据本发明的一个方面，提供了一种分离提纯半导体单壁碳纳米管的方法，包括：

步骤(1)：将苯并二噻吩类物质与包含半导体单壁碳纳米管的原料投入有机溶剂；以及

步骤(2)：处理所述有机溶剂，分离出其中的半导体单壁碳纳米管。

根据本发明的另一方面，所述苯并二噻吩类物质，包括以下物质的至少一种：包含烷基链的苯并二噻吩小分子、苯并二噻吩聚合物、苯并二噻吩类共聚物以及苯并二噻吩类衍生物；所述苯并二噻吩类衍生物是指包含烷基链的苯并二噻吩小分子的衍生物、苯并二噻吩聚合物的衍生物、苯并二噻吩类共聚物的衍生物，其中，包含烷基链的苯并二噻吩小分子的结构式如下式(1)所示：

在式(1)中，R＝为不同长度的烷基链，例如：-C₈H₁₇，-C₉H₁₉，-C₂₆H₅₃等。通过设计苯并二噻吩小分子的烷基链的长度，能够调整半导体碳纳米管的产率，烷基链长度越长，产率越高。

根据本发明的又一方面，所述苯并二噻吩类共聚物，包括：苯并二噻吩与咔唑、或芴、或吡啶或噻吩或苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基的共聚物。

根据本发明的又一方面，苯并二噻吩类物质与包含碳纳米管的原料的质量比的范围为0.1:1至20:1。

根据本发明的又一方面，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、氮甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种。