芘基分子鉗高效、宏量分離單壁碳納米管的研究

《芘基分子鉗高效、宏量分離單壁碳納米管的研究》是依託西安交通大學，由楊逢春擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：芘基分子鉗高效、宏量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：楊逢春
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

單壁碳納米管由金屬型和半導體型單壁碳納米管組成，金屬型碳納米管是製備納米導線、電池電極和超級電容器的理想材料，而半導體型碳納米管則是製備場效應電晶體等納米半導體器件的優良材料，二者的混合會極大的影響其電學性能，限制其在電子領域的套用，對金屬型和半導體型碳納米管的分離是碳納米管技術實用化的關鍵。本項目利用芳烴分子可通過非共價鍵力與碳納米管相互作用的特性，以芘分子為核心，設計、合成一系列具有特殊夾角的雙核分子- - - - 分子鉗。這類具有特殊結構的分子鉗對半導體型納米管具有單一、定向選擇性，可以從金屬型和半導體型納米管的混合物中 挑揀半導體型納米管，從而實現金屬型和半導體型碳納米管高效分離的目的，並闡述分子鉗對碳納米管的分離機理。分子鉗的提出開闢了芳烴分子對單壁碳納米管定向選擇的新思路，有望成為新一代高效分離劑，對碳納米管的研究具有深遠的影響。

結題摘要

單壁碳納米管由金屬型和半導體型單壁碳納米管組成，二者在導電性，導熱性，電子遷移率，電荷存儲，螢光等方面有著截然不同的表現，然而目前生產單壁碳納米管的方法，所得均為金屬型和半導體型單壁碳納米管的混合物。二者的混合會大大影響其本徵性能，限制了單壁碳納米管在多個領域下的套用前景，因此，單壁碳納米管的分離，被認為是碳納米管科技實用化的關鍵。本項目利用富電子分子可以選擇性的與半導體型單壁碳納米管結合，而不易與金屬型單壁碳納米管結合的特點，設計，合成了一類具有特殊夾角的分子－－分子鉗，包括萘酚類，蒽類，芘類等。這一類分子可以以較高的選擇性，定向得與半導體型單壁碳納米管結合，通過離心等手段，實現半導體型與金屬型的高效分離。其中萘酚類分子鉗表現出最好的分離效果，所得半導體型單壁碳納米管的純度可達96%以上，金屬型單壁碳納米管的純度可達90%以上。同時，我們首次將這一方法分離碳納米管的機理與其電化學性能這兩個不同的性能表現進行了原理上的統一，我們提出了半導體型單壁碳納米管向金屬型單壁碳納米管轉變的方法，通過電化學方法的表征，證明經過富電子的有機小分子功能化的半導體型單壁碳納米管表現出了與金屬型單壁碳納米管相似的電化學性能。本項目在提供了一類對單壁碳納米管具有良好分離效果的方法的同時，提出了半導體型單壁碳納米管向金屬型單壁碳納米管電催化性能轉變的方法。對於單壁碳納米管的進一步應該有著重大的意義。