温度响应型超分子树枝化碳纳米管及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种温度响应型超分子树枝化碳纳米管及其制备方法。该碳纳米管利用树枝化苝酰亚胺衍生物中苝与碳纳米管表面的p-p共轭作用将树枝化烷氧醚吸附到碳纳米管表面，提高了碳纳米管在水中的分散性；通过温度可调节树枝化碳纳米管在水中的聚集和分散。该类超分子树枝化碳纳米管在水中具有良好的分散性和稳定性，且更高代数的树枝化苝酰亚胺衍生物可进一步提高碳纳米管在水中的分散性。通过温度可调节树枝化碳纳米管在水中的聚集和分散。该发明有效克服了碳纳米管在水中容易团聚的缺点，有效提高了碳纳米管在水中的均匀分散，同时赋予了碳纳米管温度响应性，扩大了其在生物医药、材料、以及能源等不同领域的应用。
【专利说明】温度响应型超分子树枝化碳纳米管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本文涉及一种树枝化碳纳米管及其制备方法，特别是一种温度响应型超分子树枝 化碳纳米管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管（CNT)是由单层或多层石墨片按一定旋转角度绕中心轴卷曲成的无缝纳 米级圆管。按照石墨片的层数，可将碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于碳 纳米管独特的结构赋予了它独特的力学、电学以及光、化学性能，因此在现代物理、化学、信 息、环境、材料、能源、生物及医药等领域中的研究应用非常广泛。如可以在碳纳米管上接枝 识别基元，将其做成识别材料，或者用于药物运输。也可以利用其优异的机械性能，制备高 性能复合材料。然而，不容忽视的是，由于碳纳米管之间具有较强的范德华相互作用，很容 易发生团聚，致使它的溶解性和分散性较差，大大限制了它的实际应用。
[0003]为了提高碳纳米管的分散性，扩大其应用，科学家们对碳纳米管的改性进行了大 量的研究，期望在改善其分散性和稳定性的同时，利用表面引入的官能团的特殊功能，将功 能化后的碳纳米管应用于各种领域。常用的改性方法可以分为共价和非共价两种。Leibler 等人（PrevoteauA.，Soulie---ZiakovicC. ,andLeiblerL.J.Am.Chem.Soc.2012, 134，19961--19964)运用自由基加成的方法在碳纳米管表面共价接枝了羰基，而在聚合物 末端接上氨基，然后运用羰基和氨基之间的氢键作用将聚合物接枝到碳纳米管表面，提高 了碳纳米管的分散性。与共价修饰相比，非共价功能化因其不损伤碳管的n电子共轭体 系、保持结构的完整性、操作简便等特点而在近年来引起了人们更多的关注。Harad等人 (OgoshiT. ,TakashimaY. ,YamaguchiH. ,andHaradaA. ,J.Am.Chem.Soc.2007, 129，4878-4879)运用芘和碳管间的共轭作用，可将环糊精吸附到碳管表面，提高了碳纳米 管的分散性。Huang等人（YuG.，LiJ.，YuW.，HanC.，MaoZ.，GaoC.，andHuang F.，A/kifeter. 2013，52，1-7)运用萘与碳纳米管之间的超分子作用，将半乳糖吸附到 碳纳米管表面，可实现对一些活性蛋白的富集作用。
[0004]目前对碳纳米管的研究已经取得了一定的进展，但是具有温度响应性的碳纳米管 还鲜有报道，而采用生物相容性体系通过非公价手段来改性碳纳米管，同时还可通过温度 来控制碳纳米管的可逆聚集和分散的工作还未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于提供温度响应型超分子树枝化碳纳米管。
[0006] 本发明的目的之二在于提供该碳纳米管的制备方法。
[0007] 为了实现以上发明目的，本发明采用如下机理： 本发明利用茈与碳纳米管表面的P-P共轭作用将树枝化烷氧醚吸附到碳纳米管表面。 由于树枝化烷氧醚在水中良好的溶解性，可有效提高碳纳米管在水中的分散性。同时利用 树枝化烷氧醚在水中具有最低临界溶解温度（LCST)，可通过温度调节碳纳米管在水中的聚 集和分散，赋予碳纳米管智能响应性。
[0008] 为了实现以上发明目的，本发明采用下述技术方案： 一种温度响应型超分子树枝化碳纳米管，其特征在于该碳纳米管是利用树枝化茈酰亚 胺衍生物中茈与碳纳米管表面的P-P共轭作用将树枝化烷氧醚吸附到碳纳米管表面而形 成的，其中碳纳米管与树枝化茈酰亚胺衍生物的质量比为：1/3 ~ 1/2 ;所述的树枝化茈酰 亚胺衍生物通式表示为：Gn-PBI，Gn为不同代数的树枝化烷氧醚基元，n= 1，2,3。
[0009] 上述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。
[0010] 上述的树枝化茈酰亚胺衍生物的结构式为：
【权利要求】
1. 一种温度响应型超分子树枝化碳纳米管，其特征在于该碳纳米管是利用树枝化茈酰 亚胺衍生物中茈与碳纳米管表面的P-P共轭作用将树枝化烷氧醚吸附到碳纳米管表面而 形成的，其中碳纳米管与树枝化茈酰亚胺衍生物的质量比为：1/3 ~ 1/2;所述的树枝化茈 酰亚胺衍生物通式表示为：Gn-PBI，Gn为不同代数的树枝化烷氧醚基元，η = 1，2, 3。
2. 根据权利要求1所述的温度响应型超分子树枝化碳纳米管，其特征在于所述的碳纳 米管为单壁或多壁碳纳米管。
3. 根据权利要求1所述的温度响应型超分子树枝化碳纳米管，其特征在于所述的树枝 化茈酰亚胺衍生物的结构式为：
4. 一种制备根据权利要求1所述的温度响应型超分子树枝化碳纳米管的方法其特征 在于该方法的具体步骤为：将碳纳米管加入树枝化茈酰亚胺衍生物水溶液中，并控制碳纳 米管与树枝化茈酰亚胺衍生物的质量比为：1/3 ~ 1/2;在99 W功率下，冰水中超声45 ~ 60分钟，然后在10000?15000转下离心分离，取上清液，即得到温度响应型超分子树枝化 碳纳米管。
【文档编号】B82Y30/00GK104370280SQ201410589914
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】张阿方, 夏文杰, 陈若彬, 张晓茜, 龙平, 苏新艳, 李文, 刘坤 申请人:上海大学