胺基咔唑橋連分子鑷及其製備方法和應用的製作方法
2023-07-14 05:03:06
胺基咔唑橋連分子鑷及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及含胺基咔唑橋連分子鑷及其製備方法，其具有如下通式所表示的化學結構式：其中，Ar是稠環芘基；n＝1－15；R1、R2為碳數為1－6的烷基鏈，其製備方法包括有以下步驟：1)以3,6-二溴咔唑作為反應原料，在鹼性條件下，通過與過量的胺基化合物反應，得到不同的胺基咔唑二溴物；2)以胺基咔唑二溴物為原料，通過鈀催化偶聯反應引入剛性稠環芘基單元，得到不同的目標產物。本發明具有如下優點和有益效果：1)合成簡單，成本低廉，分離效果較好，有助於規模化提純碳納米管。2)具有較好的醇溶性，能在乙醇、丙醇等環境友好型溶劑介質中分離碳納米管，具有環保、實用性強的特點。
【專利說明】胺基巧睡橋連分子攝及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及含胺基巧哇橋連分子綴製備方法，本發明還涉及利用分子綴選擇性分 離窄直徑分布單壁碳納米管的方法。
【背景技術】
[0002] 單壁碳納米管（SWNTs)具有優異的電學性質和超強的力學性能，在光電器件、復 合材料、傳感器等領域顯示出廣闊的應用前景。
[0003] 當前條件下，石墨電弧法和化學氣相沉澱法（CVD)等製備方法合成的單壁碳納米 管均為粗細各異、多（n，m)組分的混合物。而且，有些製備方法所得的產物中還混合各種雜 質，如富勒帰、無定形碳、碳納米球及催化劑顆粒等。該些雜質和多（n，m)組分極大地限制 了單壁碳納米管的物性研究和實際應用。如何將碳納米管進行有效的分離，製備單一（n，m) 組分或窄直徑分布碳管，該已成為當前碳納米管研究的熱點之一。
[0004] 研究人員通常採用密度梯度離也分離法、聚合物纏繞法和稠環小分子吸附法等 方法對碳納米管直徑選擇性分離。（1)密度梯度離也分離法。化rsam等[M.S. Arnold, A. A. Green, J. F. Hulvat, S. I. Stupp and M. C. Hersam. Nature Nanotechnology, 2006, 1，60 - 65.]使用密度梯度離也法成功實現窄直徑分布碳納米管的分離。該方法具有分離純度高、 技術方案成熟、穩定性好等優點；但是存在實驗步驟複雜、分離成本高、碳納米管的利用率 低等缺點。（2)聚合物纏繞法。Nicholas 等[A. Nish, J. Hwang, J. Doig and R. J. Nicholas. 化化re Nanotechnology, 2007, 2, 640 - 646.]利用聚合物對碳納米管進行表面修飾，選擇 性分離不同直徑的碳納米管。由於聚合物在碳納米管表面吸附和纏繞非常穩定，很難除去， 極大限定碳納米管的應用領域。（3)稠環小分子吸附法。近年來，小分子選擇性分離碳納 米管的研究得到人們的廣泛關注。研究人員可W設計併合成各種形狀的主體分子分離不同 碳納米管；通過簡單的洗塗將主體分子從碳管表面移除，保持碳納米管電子結構的完整性。 然而，稠環小分子具有剛性結構，導致該類分子溶解性差，形成的碳納米管複合物穩定性較 差。
[0005] 因此，依然需要設計和合成新型結構的稠環小分子，特別是具有分子綴結構特點 的稠環小分子，提高其溶解性和加強與碳納米管的相互作用。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提供一種含胺基巧哇橋連分 子綴，利用胺基修飾的巧哇橋連分子綴，加強其在極性溶劑中的溶解性，通過分子綴形狀匹 配效應與堆積作用，選擇性分離大量直徑約為〇.9nm的單壁碳納米管。
[0007] 本發明的目的還在於提供所述的含胺基巧哇橋連分子綴的製備方法。
[0008] 本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案是；胺基巧哇橋連分子綴，其具有 如下通式所表示的化學結構式：
[0009]
【權利要求】
1. 胺基咔唑橋連分子鑷，其具有如下通式所表示的化學結構式：
其中，Ar是稠環芘基；n = 1 - 15成、R2為碳數為1 一 6的烷基鏈。
2. 按權利要求1所述的胺基咔唑橋連分子鑷，其特徵在於：所述的稠環芘基單元為以 下結構通式中的任意一種：
3. 權利要求1所述的胺基咔唑橋連分子鑷的製備方法，其特徵在於包括有以下步驟： 1) 以3, 6-二溴咔唑作為反應原料，在鹼性條件下，通過與過量的胺基化合物反應，得 到不同的胺基咔唑二溴物； 2) 以步驟（1)所得的胺基咔唑二溴物為原料，通過鈀催化偶聯反應引入剛性稠環芘基 單元，得到不同的目標產物。
4. 按權利要求3所述的胺基咔唑橋連分子鑷的製備方法，其特徵在於：所述鈀催化偶 聯反應引入剛性稠環芘基單元是指胺基咔唑二溴物在惰性氣體保護下，反應溫度範圍在 80 - IKTC，反應時間範圍在2 - 48小時，使用四（三苯基膦）鈀作為催化劑的反應。
5. 權利要求1所述的胺基咔唑橋連分子鑷的應用方法，其特徵在於：取1重量份的待 分離單壁碳納米管和〇. 5 - 2重量份的胺基咔唑橋連分子鑷，將其加入醇類有機溶劑中，進 行超聲分散，使胺基咔唑橋連分子鑷充分吸附分離的單壁碳納米管，然後去除沉澱保留清 液，再將懸浮清液中的碳納米管離心分離出來，用四氫呋喃數次洗滌除去單壁碳納米管上 吸附的分子鑷，得到窄直徑分布的〇. 1重量份分離後單壁碳納米管。
6. 按權利要求5所述的胺基咔唑橋連分子鑷的應用方法，其特徵在於：所述的醇類有 機溶劑是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或乙二醇。
7. 按權利要求5所述的胺基咔唑橋連分子鑷的應用方法，其特徵在於：所述的超聲分 散時間為1 一 72小時；離心的速度為10000 - 50000g，離心時間為1 一 72小時。
8. 按權利要求5所述的胺基咔唑橋連分子鑷的應用方法，其特徵在於：所述的分離後 單壁碳納米管的直徑為0. 89 - 0. 94nm。
【文檔編號】C01B31/02GK104341335SQ201410549115
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】汪鋒, 李昱達, 王迅昶 申請人:武漢工程大學