小分子非共價(jià)選擇分離單壁碳納米管的研究.pdf

1、單壁碳納米管（SWNTs）獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，在生物、材料和光電器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前常規(guī)生產(chǎn)技術(shù)制備的SWNTs均是粗細(xì)各異、多（n，m）組分、金屬型與半導(dǎo)體型碳納米管的混合物，此外，一些制備方法所得的SWNTs產(chǎn)品中還混合無(wú)定形碳、富勒烯及催化劑粒子等雜質(zhì)，這極大限制了 SWNTs基于其單一結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的研究與應(yīng)用。如何對(duì) SWNTs進(jìn)行有效的分離，制備單一結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的碳納米管，已成為當(dāng)

2、前碳納米管研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文從π-π堆積理論出發(fā)，設(shè)計(jì)使用金屬卟啉配位物、手性雙卟啉分子鑷和胺基咔唑橋連分子鑷抽提SWNTs，研究主體分子與SWNTs的超分子相互作用以及其對(duì)SWNTs的選擇性。
　　在第二章中，我們采用四種常見(jiàn)的2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-金屬卟啉配位物（MOEP）對(duì)76-CoMoCAT碳納米管進(jìn)行選擇性分離。由于各種金屬原子特性、電荷數(shù)不同，導(dǎo)致金屬卟啉配合物的電子云結(jié)構(gòu)的不同，影響

3、其與碳管的相互作用。ZnOEP和MnOEP與SWNTs的超分子相互作用較強(qiáng)，成功將SWNTs溶解在甲醇中；CuOEP和CoOEP與SWNTs的作用較弱，SWNTs無(wú)法溶解。我們通過(guò)吸收光譜驗(yàn)證了ZnOEP和MnOEP與SWNTs存在的π-π相互作用，原子力表面形貌圖進(jìn)一步證明ZnOEP對(duì)SWNTs強(qiáng)大的超分子作用可將大部分SWNTs分散為單根SWNTs或少量SWNTs管束的聚集體。關(guān)于SWNTs（n，m）值富集，ZnOEP和MnOEP展

4、現(xiàn)相似的選擇性，均對(duì)大直徑SWNTs具有較好的分離能力。
　　在第三章中，我們通過(guò) Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)合成手性雙卟啉分子鑷：3,6-二（10?,20?-二（N-BOC-苯丙氨基）-鋅卟啉-5?-基）-N-正辛基咔唑（DPOCN）。研究DPOCN分子對(duì)65-CoMoCAT碳納米管的直徑和螺旋結(jié)構(gòu)的選擇性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DPOCN分子對(duì)(7,5)-和(8,4)-SWNTs的選擇性較好，然而分離后的碳納米管樣品無(wú)明顯的C

5、D信號(hào)，DPOCN分子對(duì)這種碳納米管體系的手性拆分作用較差。
　　在第四章中，我們通過(guò)Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)合成一種新型二芘基分子鑷：3,6-雙（1?-芘基）-9-（N,N-二甲基胺丙基）咔唑（DPNN）。相比于其他烷基修飾的二芘基分子鑷，DPNN分子鑷展現(xiàn)出對(duì)SWNTs強(qiáng)的抽提能力，這可能是由于DPNN分子鑷中胺基的存在增強(qiáng)了芘-碳納米管復(fù)合物的極性，提高其在極性溶劑甲醇中的溶解性。我們通過(guò)原子力表面形貌圖進(jìn)一步驗(yàn)