[发明专利]一种分散碳纳米管用的分散剂及制备碳纳米管薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分散碳纳米管用的分散剂及制备碳纳米管薄膜的方法， 更确切地说本发明提供一种分散碳纳米管而使用的可降解生物分子分散剂， 以及制备透明导电薄膜的方法。本发明在碳纳米管的分散、碳纳米管薄膜及 其电子装置方面有着广泛的应用。

背景技术

近年来，碳纳米管透明导电薄膜引起了广泛的关注。由于其具有柔性、易 操作、导电性好、颜色自然等优点，而被广泛的应用在触摸屏、液晶显示器、 有机发光二极管等电子器件中。用于制备碳纳米管透明导电薄膜的方法包括 旋涂法(Meitl，M.A.；Zhou，Y.X.；Gaur，A.，et al.Nano Lett.2004，4， 1643-1647.)、浸渍法(Spotnitz，M.E.；Ryan，D.；Stone，H.A.J.Mater.Chem. 2004，14，1299-1302.)、LB法(Langmuir-Blodgett法)(Li，X.L.；Zhang，L.； Wang，X.R.，et al.J.Am.Chem.Soc.2007，129，4890-4891.)、真空过滤法(Wu， Z.C.；Chen，Z.H.；Du，X.；Logan，J.M.，et al.Science 2004，305，1273-1276.)以 及喷涂法(Geng，H.Z.；Kim，K.K.；So，K.P.，et al.J.Am.Chem.Soc.2007，129， 7758-7759.)。其中，真空过滤法和喷涂法由于其操作简单、膜厚度易控制等 优点得到了广泛的应用。

由于大的比表面积和碳管之间强的范德华力，市售碳纳米管均以大管束的 聚集态存在。因此，在膜制备之前一个至关重要的步骤便是得到管束尺寸小、 均匀、稳定的碳纳米管悬浮液。目前，分散碳纳米管的方法包括共价改性法 和非共价修饰法。共价改性法会引入一些缺陷，改变碳管的电子结构，从而 导致碳管的导电性下降。相比之下，非共价包裹是一种高效、无损的碳纳米 管分散方法。常用的分散剂为表面活性剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)、十二 烷基苯磺酸钠(SDBS)等。然而这些分散剂大多为绝缘体，且用量大，容易 残留在薄膜中引起管间接触电阻的增大。因此，具有导电性、用量少、易去 除等特点的分散剂亟待开发。导电聚合物如聚3，4-已撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺 酸盐(Wang，W.；Fernando，K.A.S.；Lin，Y，et al.J.Am.Chem.Soc.2008，130， 1415-1419.)、聚苯胺硼酸(Ma，Y.F.；Cheung，W.；Wei，D.G，et al.Acs Nano 2008， 2，1197-1204.)、聚3-烷氧基噻吩(Hellstrom，S.L.；Lee，H.W.；Bao，Z.N.Acs Nano 2009，3，1423-1430.)等已被用于修饰碳纳米管以降低碳管之间的接触电 阻，提高薄膜的性能。然而这些导电聚合物均为有色物质，在可见光区域有 较大吸收，因而会降低薄膜的透过率。因此寻求分散能力强且易于除去的分 散剂对于制备高透过率、高导电性的碳纳米管薄膜具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的课题是提供一种利用分散效能高、在可见区域吸收小且 易于除去的分散剂以分散碳纳米管，进而制备出低电阻，高透过率的碳纳米 管薄膜的方法，以及提供这种低电阻，高透过率的碳纳米管薄膜。

为了解决上述问题，首先本发明提供一种碳纳米管的分散剂以及碳纳米管 薄膜制造方法，通过使用特定的生物分子作分散剂，溶解于溶剂中分散碳纳 米管，并使用所述的分散有碳纳米管的溶液制备薄膜。

本发明所制备的一种碳纳米管薄膜，是通过使用特定的生物分子做分散 剂，溶解于溶剂中分散碳纳米管，并使用所述的分散有碳纳米管的溶液制得 的。

本发明是通过下列方式实施的：首先将可降解两亲型生物分子肝素、RNA、 DNA或透明质酸等溶于溶剂中，加入碳纳米管，经超声分散得到稳定的悬浮 液，然后将该悬浮液高速离心以除去其中尺寸较大的管束后，使用真空过滤 法制备透明导电薄膜。具体步骤如下：

(1)将可降解生物分子肝素、RNA、DNA或透明质酸等加入到去离子 水中搅拌溶解，可降解生物分子溶解浓度为0.02-1mg/mL；

(2)向上述溶液中加入碳纳米管，超声分散，得到黑色悬浮液；使可降 解生物分子与碳纳米管的质量比为1∶1-1∶10；