專利名稱：分步萃取法分離碳納米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離碳納米管的方法，特別是一種分步萃取法分離碳納米管的方法。
背景技術(shù)：
自從1991年日本電氣公司(NEC)基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的飯島(Sumio Lijima)發(fā)現(xiàn)了碳納米管，作為新型的納米材料，以其獨(dú)特的物理、化學(xué)特征、重要的基礎(chǔ)研究意義及在分子器件和復(fù)合材料等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值，日益受到人們的關(guān)注。碳納米管的性質(zhì)因其長(zhǎng)度的不同而有所差別，但是目前在生產(chǎn)碳納米管的生產(chǎn)方法中，不管是催化裂解法，化學(xué)氣象沉淀法或是其他方法，不同批次得到碳納米管的長(zhǎng)度相差很大。碳納米管因其表面的不活潑性，通常需要進(jìn)行酸化處理，而經(jīng)處理后的碳納米管也會(huì)出現(xiàn)碳管長(zhǎng)短相差很大的現(xiàn)象，其長(zhǎng)度差別可以達(dá)到10倍，甚至100倍。納米材料的生物安全性一直以來(lái)都是一個(gè)頗具爭(zhēng)議的議題，也是納米材料得到廣泛應(yīng)用之前必須解決的問(wèn)題。在研究碳納米管的生物安全性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，通常因其長(zhǎng)度的較大差異，而很難判斷碳納米管長(zhǎng)度對(duì)其自身毒性的影響。分離出尺寸范圍窄的碳納米管，對(duì)其毒性的研究和深入應(yīng)用具有非常重要的意義。現(xiàn)今分離不同長(zhǎng)度碳納米管的方法主要有密度梯度離心法以及各種不同的色譜技術(shù)。但是這些技術(shù)分離所得的碳納米管的量少，且實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，分離的效果也不是很好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用分步萃取法分離不同長(zhǎng)度的碳納米管的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。a.將用混酸處理過(guò)的碳納米管配成濃度為0. 5 1毫克/毫升的水溶液，超聲分散，使碳納米管充分分散；
b.按碳納米管十六胺的質(zhì)量比為10—15:1的質(zhì)量比，在步驟a所得分散液中加入十六胺的乙酸乙酯溶液，在60攝氏度下超聲反應(yīng)30分鐘后，靜置10分鐘；將含有碳納米管的上層乙酸乙酯溶液取出，超聲處理5min，使溶液中的碳納米管分散均勻，去除乙酸乙酯，即得碳納米管；
c.重復(fù)步驟b，直到液相中的碳納米管全部被萃取為止，得到不同長(zhǎng)度的碳納米管。上述的碳納米管為多壁碳納米管。分步萃取法是利用萃取劑將不同長(zhǎng)度的碳納米管依次從水相中萃取到油相的方法，即利用不同長(zhǎng)度的碳納米管與萃取劑的結(jié)合力不同，使其得到按不同長(zhǎng)度分離的方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是①分離效果好，可一次獲得較純顆粒；②保持顆粒性質(zhì)，無(wú)需進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)修飾，不會(huì)破壞顆粒固有的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。本發(fā)明采用分步萃取法來(lái)分離碳納米管，使得最終能分離得到尺寸連續(xù)且范圍較窄的碳納米管。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。并可應(yīng)用于藥物載體和電子器件等領(lǐng)域。有關(guān)本發(fā)明的機(jī)理敘述如下經(jīng)酸化的碳納米管，表面含有大量羧基，具有一定的親水性，加入十六胺之后，在一定溫度下，羧基會(huì)與十六胺的氨基結(jié)合，使之表面具有疏水性從而進(jìn)入油相。較短的碳納米管具有更大的比表面積，單位體積能結(jié)合的十六胺分子也就更多，疏水性也就更強(qiáng)，更容易進(jìn)入油相。而且，碳納米管屬于膠體粒子，粒子之間存在范德華力，粒子質(zhì)量越大，范德華力也越大，這也使得較短的碳納米管具有更小的阻力而更容易被萃取到油相。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)萃取后樣品1中碳納米管的TEM電鏡照片。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)萃取后樣品3中碳納米管的TEM電鏡照片。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)萃取后樣品5中碳納米管的TEM電鏡照片。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例本實(shí)施例中的具體步驟如下所述
(1)首先，用電子天平稱取20 mg經(jīng)混酸(V濃硫酸=Vm= 3 :1)超聲處理后的多壁碳納米管，將多壁碳納米管超聲充分分散于15毫升去離子水中，形成碳納米管分散液，置于離心管中。(2)在碳納米管分散液上層加入15毫升的含有0. 4毫克十六胺的乙酸乙酯溶液。(3)將離心管置于60攝氏度的超聲池中反應(yīng)30分鐘，之后將其置于桌面靜置10分鐘。(4)將離心管上層含有碳納米管的乙酸乙酯溶液取出，置于小試管中，并對(duì)其超聲處理5分鐘，隨后用滴管吸取少量樣品溶液滴于銅網(wǎng)之上，待銅網(wǎng)在室溫下自然干燥后，即得碳納米管，并標(biāo)記為1號(hào)樣品。(5)重復(fù)步驟O)，分步加入含有十六胺的乙酸乙酯溶液，直到下層的碳納米管全部被萃取為止。最終得到標(biāo)號(hào)為1、2、3、4、5的5份樣品，并分別按序編號(hào)，即分別為長(zhǎng)度不同的碳納米管。分離結(jié)果參見(jiàn)圖1、2、3。從圖中可有看到，越短的碳納米管越先被萃取到上層油相，而越長(zhǎng)的碳納米管越后被萃取。
權(quán)利要求
1.一種分步萃取法分離碳納米管的方法，其特征在于該方法的具體步驟為a.將用混酸處理過(guò)的碳納米管配成濃度為0.5 1毫克/毫升的水溶液，超聲分散，使碳納米管充分分散；b.按碳納米管十六胺的質(zhì)量比為10—15:1的質(zhì)量比，在步驟a所得分散液中加入十六胺的乙酸乙酯溶液，在60攝氏度下超聲反應(yīng)30分鐘后，靜置10分鐘；將含有碳納米管的上層乙酸乙酯溶液取出，超聲處理5min，使溶液中的碳納米管分散均勻，去除乙酸乙酯，即得碳納米管；c.重復(fù)步驟b，直到液相中的碳納米管全部被萃取為止，得到不同長(zhǎng)度的碳納米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分步萃取法分離碳納米管的方法，其特征在于所述的碳納米管為多壁碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分步萃取法分離碳納米管的方法。該方法的具體步驟為將碳納米管超聲分散于去離子水中，并置于離心管中。然后加入等體積的含有十六胺的乙酸乙酯溶液，形成上下兩相。將離心管置于在60攝氏度的超聲池中反應(yīng)30分鐘，之后再將其水平靜置10分鐘。穩(wěn)定后將離心管中上層乙酸乙酯溶液取出，標(biāo)記為一號(hào)樣品。最后分步加入含有十六胺的乙酸乙酯溶液直至水溶液中的碳納米管被完全萃取，得到若干樣品，它們即含有不同長(zhǎng)度的碳納米管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能得到長(zhǎng)度均一的碳納米管，且易于擴(kuò)大生產(chǎn)，可很好地應(yīng)用于藥物載體和電子器件等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102557007SQ20121000700
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者倪慶順, 吳明紅, 白明坤, 秦平, 胡煒, 鄧小勇, 陳丹丹 申請(qǐng)人:上海大學(xué)