[发明专利]一种碳纳米管-共轭聚合物复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种碳纳米管-共轭聚合物复合材料的制备方法。

背景技术

过去十多年以来，人们致力于碳纳米管进行有机共价化学改性和有机非供价化学改性，以改善其溶解性能，并调节其光学和电学特性。其中通过有机供价化学改性的方法可以将共轭有机分子或者共轭聚合物连接到碳纳米管的表面，能够增强碳纳米管和共轭分子之间的π-π电子相互作用，从而更为有效的调节碳纳米管的光学和电学金属特性。

对有机供价化学改性而言，需要在碳纳米管表面引入具有反应活性的官能团。碳纳米管表面的官能团密度，对有机共轭聚合物与碳纳米管之间的界面形貌、进而对所得有机共轭聚合物/碳纳米管复合材料的光学和电学特性而言，是至关重要的因素。但是，到目前为止，尚未见到通过调节碳纳米管表面的官能团密度，对聚合物和碳纳米管之间界面形貌进行有效调控的报导。因此，如何通过调节碳纳米管表面官能团密度对聚合物和碳纳米管之间界面形貌进行有效调控成为碳纳米管有机供价化学改性领域内的关键课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管-共轭聚合物复合材料的制备方法，能够有效调控碳纳米管和共轭聚合物界面形貌。

本发明所采用的技术方案是，一种碳纳米管-共轭聚合物复合材料的制备方法，具体步骤为：

步骤1，将单壁碳纳米管加入到硝酸溶液中，加热并磁力搅拌，然后离心分离收集黑色固体沉淀，将其用去离子水反复洗涤后干燥，得到SWCNT-COOH；

步骤2，将步骤1得到的SWCNT-COOH10～100mg加入到20～100ml二氯亚砜中，加热并磁力搅拌后冷却，然后离心分离收集表面黑色固体沉淀，将其用三氯甲烷反复洗涤后干燥，得到表面带有酰氯基团的SWCNT-COCl；

步骤3，将0.1～0.9g聚3-辛基噻吩溶解于50ml二甲基亚砜中，然后依次加入0.05～0.2gSWCNT-COCl和0.1～0.8g无水AlCl₃，加热并磁力搅拌后冷却，然后用去离子水洗去过量的AlCl₃，然后置于真空烘箱中100℃下干燥12h，再将棕黑色产物用甲醇反复洗涤，置于真空烘箱中80℃下干燥12h，即得。

本发明的特点还在于，

步骤1中硝酸溶液的浓度为0.1～14mol/L，加热温度为25～100℃，磁力搅拌时间为0.5～24h。

步骤1中离心分离过程中离心机的转速为5000～10000转/分；干燥是在真空烘箱中加热到100℃干燥12h。

步骤2中加热温度为50℃-70℃，磁力搅拌2～24h。

步骤2中三氯甲烷要经过严格除水处理，即加入金属钠丝回收处理24h；干燥是在真空箱中70℃干燥12h。

步骤3中二甲基亚砜要经过严格除水处理，即加入金属钠丝回收处理24h。

步骤3中加热温度为25-105℃，磁力搅拌0.5-24h。

本发明的有益效果是，本发明碳纳米管-共轭聚合物复合材料的制备方法，通过对碳纳米管羧基化、酰氯化以及与聚三辛基噻吩之间的反应温度和反应时间的控制，可以有效调控聚三辛基噻吩和碳纳米管之间的界面形貌。进而对于深入全面有机共价化学修饰法对碳纳米管在光学和电学性质方面的影响具有重要的基础性意义。

附图说明

图1是聚3-辛基噻吩均匀包覆在碳纳米管表面的电镜照片；

图2是聚3-辛基噻吩与碳纳米管形成项链状形貌的电镜照片；

图3是聚3-辛基噻吩均匀包覆在碳纳米管表面的电镜照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明碳纳米管-共轭聚合物复合材料的制备方法，具体步骤为：

步骤1，将单壁碳纳米管加入到浓度为0.1～14mol/L硝酸溶液中，加热至25～100℃并磁力搅拌0.5～24h，然后离心分离收集黑色固体沉淀，离心机的转速为5000～10000转/分，将其用去离子水反复洗涤后在真空烘箱中加热到100℃干燥12h，得到SWCNT-COOH；

步骤2，将10～100mg步骤1得到的SWCNT-COOH加入到20～100ml二氯亚砜中，加热至50℃-70℃并磁力搅拌2～24h后冷却，然后离心分离收集表面黑色固体沉淀，将其用三氯甲烷(三氯甲烷要经过严格除水处理，即加入金属钠丝回收处理24h)反复洗涤后干燥是在真空箱中70℃干燥12h，得到表面带有酰氯基团的SWCNT-COCl；