《手性雙卟啉選擇性分離單壁碳納米管的研究》是依託武漢工程大學，由汪鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：手性雙卟啉選擇性分離單壁碳納米管的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：汪鋒
- 依託單位：武漢工程大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前，商品化單壁碳納米管都是粗細各異、多(n,m)組分的混合物。如何有效地製備單一性質的碳納米管，已成為制約碳管的研究和發展的瓶頸。本研究以分子識別的理論為指導，同時結合理論化學、超分子化學的研究方法，利用主體（不同構型、不同金屬配位的卟啉）對客體（特定結構的碳納米管）選擇性識別，通過超聲分散、離心分離、洗滌等物理過程，為分離特定性質的碳納米管開闢一條新的途徑。本項目由前期工作nanotweezer的合成及其在碳管分離中的套用延伸至新型nanoclevis分子和nanotweezer配位物的合成及其在碳管中的套用。課題的目標是製備窄（n,m）值分布且單一旋光性的碳納米管。項目的成功實施將促進碳納米管在光電材料、納米、生物等領域中的研究和套用。
結題摘要
單壁碳納米管（SWNTs）由於具有獨特的物理、化學性質，激起人們極大的研究興趣。近年來，手性雙卟啉選擇性分離SWNTs的研究得到人們廣泛的關注。 本課題以分子識別的方法分離SWNTs為主題，通過合成手性雙卟啉分子、各種金屬單卟啉分子和雙芘基Nanotweezers非共價修飾SWNTs，能夠實現碳納米管可控識別，包括通過改變連結單元Ar、中心金屬原子的種類對不同性質的碳納米管進行分離、提純。 合成了2，6-二（10，20-二（N-BOC-苯丙氨基）-鋅卟啉-5-基）-吡啶（2-Zn）和2，6-二（10，20-二（N-BOC-苯丙氨基）-鋅卟啉-5-基）-N-正辛基咔唑（5-Zn），實驗結果發現，2-Zn分子選擇分離（8,4）、（10,2）、（7,6）和（9,4）碳納米管，碳納米管直徑範圍為0.84-0.92 nm。同時，我們發現分離得到碳管中（8,4）、（7,6）和（9,4）碳納米管的光學活性，而（10,2）碳納米管幾乎沒有光學活性。5-Zn分子選擇分離（7,5）和（8,4）碳納米管，含量分別由20%、15%提高到35%、25%。 本課題首次系統圍繞各種卟啉金屬配合物（MOEP）選擇性分離SWNTs開展基礎研究，深入研究中心金屬原子（M）對SWNTs的分離效果和分離能力的規律。CuOEP、CoOEP在甲醇中具有一定的溶解性，但形成的卟啉-SWNTs複合物在溶液中的穩定性很差。ZnOEP在甲醇中同樣具有一定的溶解性，但形成的卟啉-SWNTs複合物的穩定性很好，對直徑分布為0.88-1.03 nm具有很好的選擇性。MnOEP在甲醇中同樣具有較好的溶解性，對直徑分布為0.84-1.03 nm具有很好的選擇性，但是只能分離得到少量的高純碳納米管。 我們將極性基團胺基引入芘nanotweezers橋頭芳基上，合成芘分子鑷DPNN。研究發現DPNN與碳納米管的相互作用加強，對直徑分布為0.84-1.03 nm單壁碳納米管具有較好的分離效果。近期，我們將DPNN和碳納米管的複合物作為電子傳輸層材料套用在有機光電材料的界面中，初步的實驗結果證明該類材料具有較好的電子遷移能力，能夠提高器件的電流密度。
