小分子非共價選擇分離單壁碳納米管的研究.pdf

1、單壁碳納米管（SWNTs）獨特的分子結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的電學、光學、力學和熱學性能，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均是粗細各異、多（n，m）組分、金屬型與半導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 SWNTs進行有效的分離，制備單一結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的碳納米管，已成為當

2、前碳納米管研究的熱點和難點之一。本文從π-π堆積理論出發(fā)，設(shè)計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SWNTs的選擇性。
　　在第二章中，我們采用四種常見的2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-金屬卟啉配位物（MOEP）對76-CoMoCAT碳納米管進行選擇性分離。由于各種金屬原子特性、電荷數(shù)不同，導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，成功將SWNTs溶解在甲醇中；CuOEP和CoOEP與SWNTs的作用較弱，SWNTs無法溶解。我們通過吸收光譜驗證了ZnOEP和MnOEP與SWNTs存在的π-π相互作用，原子力表面形貌圖進一步證明ZnOEP對SWNTs強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，均對大直徑SWNTs具有較好的分離能力。
　　在第三章中，我們通過 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65-CoMoCAT碳納米管的直徑和螺旋結(jié)構(gòu)的選擇性。實驗結(jié)果表明DPOCN分子對(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明顯的C

5、D信號，DPOCN分子對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SWNTs強的抽提能力，這可能是由于DPNN分子鑷中胺基的存在增強了芘-碳納米管復合物的極性，提高其在極性溶劑甲醇中的溶解性。我們通過原子力表面形貌圖進一步驗