专利名称：经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法。
背景技术：
在单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes :SWNTs)中，在其合成过程中不可避免地混杂有金属性物质(m-SWNTs)与半导体性物质(s-SWNTs)，但从合成步骤直接得到纯粹的m-SWNTs或s-SWNTs的方法尚未被提出来。因此，寻求一种从混杂有m-SWNTs与s-SWNTs的所合成的混合物中选择性得到具有基于m-SWNTs或s-SWNTs的特定性质的碳纳米管的方法。以往，报道有通过化学修饰碳纳米管，会使分散性提高，或电阻增大等，并已知有侧面的化学修饰使碳纳米管的分散性或电子特性发生较大变化。具体而言，例如为了将在侧面的加成对共轭系造成的影响抑制至最小限度，而尝试将导入了多官能团的树状大分子导入到碳纳米管的侧面。另外，还已知有若使有机硅基导入到侧面，则会提高碳纳米管的电场发射特性或会表现n型的场效型晶体管(FET)特性。如此一来，碳纳米管利用化学修饰所产生的分子转换在控制碳纳米管的特性上是很重要的。但是，使试剂与m-SWNTs或s-SWNTs进行选择性化学反应而化学修饰的技术尚未报导。这样的基于碳纳米管的电特性的化学反应被期待活用于电特性相异的碳纳米管的分离或作为FET材料的特性提高。另外，在专利文献及非专利文献1、2中记载有在紫外线照射下使碳纳米管与环状二硫醚进行化学反应。但是，关于碳纳米管与直链二硫醚的反应性、或基于碳纳米管的电特性和直径的选择性地化学修饰的见解尚未被教示。[专利文献I]日本特开2006-131428号公报 [非专利文献 I] Chemistry Letters 2006, 35, 742[非专利文献 2]Diamond & Related Materials 2007,16,1091-109
发明内容
[发明要解决的课题]本发明是鉴于如上所述的情况作出的，其课题在于提供一种新型方法，其使混杂有金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的原料的碳纳米管基于其电特性或直径而选择性地进行分子转换。用以解决课题的手段本发明人经专心研究，结果发现通过使碳纳米管与直链二硫醚或直链硫醚存在于有机溶剂中，使碳纳米管与直链二硫醚或直链硫醚进行光反应，而由此生成的活性种根据基于电特性或直径的明显的化学反应性的差异，而能够选择性进行化学修饰金属性的碳纳米管或直径选择性化学修饰碳纳米管，以至完成本发明。
为解决上述的课题，本发明的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，通过使混杂有金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的原料的碳纳米管与下述式(I)或式(II)所示的二硫醚或硫醚存在于有机溶剂中，由此使式(I)所示的二硫醚或式(II)所示的硫醚与碳纳米管进行光反应，而选择性化学修饰金属性碳纳米管。
权利要求
1.一种经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，通过使混杂有金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的原料的碳纳米管与下述式(I)所示的二硫醚或式(II)所示的硫醚存在于有机溶剂中，由此使式(I)所示的二硫醚或式(II)所示的硫醚与碳纳米管进行光反应，而选择性化学修饰金属性碳纳米管， R1 、s——S R2(I)R1 \s——r2CU) 式中，R1及R2分别独立地表示可具有取代基的烃基。
2.如权利要求I所述的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，可具有取代基的烃基为可具有取代基的芳香族烃基、可具有取代基的饱和脂肪族烃基、或可具有取代基的脂环式烃基。
3.如权利要求2所述的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，可具有取代基的烃基为可具有从齒原子、羟基、C1-C40烷氧基、C2-C4tl烷氧基羰基、C6-C10芳氧基、及C2-C4tl酰基中选择的至少一种作为取代基的C6-C2tl芳香族烃基；或者可具有从卤原子、羟基、C1-C6烷氧基、c2-c6烷氧基羰基、C6-Cltl芳氧基、及C2-C8酰基中选择的至少一种作为取代基的C1-C4tl饱和脂肪族烃基或C3-C4tl脂环式烃基。
4.如权利要求I 3中任一项所述的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，其使用四氢呋喃、1，4_ 二噁烷、乙醚、苯、己烷、或环己烷作为有机溶剂。
5.一种经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，通过使混杂有金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的原料的碳纳米管与下述式(I)所示的二硫醚或式(II)所示的硫醚存在于有机溶剂中，由此使(I)所示的二硫醚或式(II)所示的硫醚与碳纳米管进行光反应，而直径选择性地化学修饰碳纳米管， R1 \—S \r2(I)R1、S-R2(II) 式中，R1及R2分别独立地表示可具有取代基的烃基。
6.如权利要求5所述的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，可具有取代基的烃基为可具有取代基的芳香族烃基、可具有取代基的饱和脂肪族烃基、或可具有取代基的脂环式烃基。
7.如权利要求6所述的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，可具有取代基的烃基为可具有从齒原子、羟基、C1-C40烷氧基、C2-C4tl烷氧基羰基、C6-C10芳氧基、及C2-C4tl酰基中选择的至少一种作为取代基的C6-C2tl芳香族烃基；或者可具有从卤原子、羟基、C1-C6烷氧基、c2-c6烷氧基羰基、C6-Cltl芳氧基、及C2-C8酰基中选择的至少一种作为取代基的C1-C4tl饱和脂肪族烃基或C3-C4tl脂环式烃基。
8.如权利要求5 7中任一项所述的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，使用甲苯或二甲苯作为有机溶剂。
全文摘要
本发明提供一种新型的方法，其是使混杂有金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的原料的碳纳米管基于其电特性或基于直径而选择性进行分子转换。本发明的经选择性化学修饰的碳纳米管的制造方法，其特征在于，使混杂有金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的原料的碳纳米管与下述式(I)或式(II)所示的二硫醚或硫醚存在于有机溶剂中，由此使式(I)所示的二硫醚或式(II)所示的硫醚与碳纳米管进行光反应，而选择性化学修饰金属性碳纳米管、或直径选择性化学修饰碳纳米管。(式中，R1及R2分别独立地表示可具有取代基的烃基)。
文档编号C01B31/02GK102741163SQ20118000811
公开日2012年10月17日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月4日
发明者前田优, 赤阪健 申请人:独立行政法人科学技术振兴机构