一种利用环糊精接枝碳纳米管的方法技术

一种利用环糊精接枝碳纳米管的方法，它涉及接枝碳纳米管的方法。它解决了现有碳纳米碳管的分散性差、溶解性差、导电性差和不易操作的问题。方法：一、MWNTs高温纯化后于混酸中羧基化，得MWNTs-COOH；二、MWNTs-COOH、HMD和DMF混合后通氮气，搅拌后加溶有DCC的THF溶剂进行反应；三、经过滤、洗涤和干燥后得MWNTs-NH2；四、制CDP；五、MWNTs-NH2和CH2Cl2混合并搅拌，加GPTM，调节pH后再加CDP，经洗涤和干燥后即完成。本发明专利技术中β-环糊精特殊的结构对碳纳米管功能化改性，得到了一种具有独特孔径特点的碳纳米管，且具有操作简单、成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种接枝碳纳米管的方法。
技术介绍
碳纳米管是一种具有显著电子特性和机械特性的独特纳米结构，碳纳米管的轴向 尺寸为微米数量级，而径向尺寸为纳米数量级，属于碳同素异构体家族中的一个新成员，是 理想的一维量子材料。由于碳纳米管的低溶解度和低分散度，且在任何溶剂中都不易操作，加工操作困 难，所以限制了纳米碳管的应用。因而需要通过表面改性来提高它的溶解性和分散性。另 夕卜，通过化学或物理的方法还可以将其他功能性基团或材料复合到碳管的表面制备多功能 性材料。因此，碳纳米管的功能化改性是非常重要的一个研究领域。
技术实现思路
本专利技术提供了，目的是为了解决现有碳纳米 碳管的分散性差、溶解性差、导电性差和不易操作的问题。利用环糊精接枝碳纳米管的方法按以下步骤进行一、将MWNTs (多壁碳纳米 管)放入坩埚内，在300 500°C灼烧5 12h，冷却后取出，得纯化的碳纳米管记为 p-MWNTs，然后置于混酸溶液中超声处理3 12h，经过滤、干燥后得羧基化的碳纳米管记为 MWNTs-COOH ；二、将 0. 4g 的 MWNTs-COOH, 2. 45 9. 79g 的 HMD (己二胺)和 40 163mL 的 DMF (N, N- 二甲基甲酰胺)混合后通入氮气，然后机械搅拌30min，再加入13 50mL溶有 2. 45 9. 79g DCC ( 二环己基碳化二亚胺)的THF (四氢呋喃)溶剂，室温下反应1 4d ； 三、反应结束后，用孔径为0. 45 μ m的醋酸纤维素滤膜过滤，然后依次用THF和蒸馏水洗去 多余的HMD和DCC，将洗涤后产物取出，再在80°C真空干燥箱中干燥24h，得氨化的碳纳米管 记为MWNTs-NH2 ；四、将2. 5g的β -环糊精(β -CD)溶于5mL浓度为lmol/L的NaOH溶液中， 室温下机械搅拌24h，再逐滴加入3. 5mL环氧氯丙烷，反应3h，经洗涤和干燥后，得⑶P (环 糊精线性聚合物)；五、将0. 2g的MWNTs-NH2和50g的CH2Cl2置于锥形瓶中并搅拌24h，滴 加2. 5mL的硅烷偶联剂GPTM并搅拌3h，然后用HCl溶液调节pH至3 5，再加入0. 3g的 CDP,反应3h，经洗涤和干燥后，即完成利用环糊精接枝碳纳米管记为MWNTs-CDP ；其中步骤一中混酸溶液是将体积浓度为98%的浓硫酸和体积浓度为65%的浓硝 酸按体积比1 3 1混合所得；步骤一中超声处理的功率为100W。本专利技术中β-环糊精为略呈锥形的圆桶形分子，具有疏水性的内腔和亲水性的外 表，这种“内疏水，外亲水”的特殊空腔，可以和疏水性分子相互作用，形成可逆的主_客体 包合物，提高疏水性客体分子在水中的溶解度，使反应可以在对环境友好的水中进行；同 时，该空腔是富电性的，能够影响客体分子的电性环境，使反应在温和的条件下就能有效地 进行；β -环糊精锥筒上的羟基也可以通过主客体之间的氢键作用使反应朝有利的方向进 行；因此，环糊精特殊的结构对碳纳米管功能化改性，得到了一种具有独特孔径特点的碳纳米管，起到了改善碳纳米管的分散性，溶解性，导电性和易操作性的作用。本专利技术是利用硅烷偶联剂GPTM，将环糊精接枝于氨基化的碳纳米管，使其功能化 方法，工艺操作简单，成本较低，省时间；这是目前首次提出利用环糊精对碳纳米管功能化 的方法，制得的环糊精接枝碳纳米管具有更好的热稳定性和独特的孔径。环糊精接枝碳纳 米管的特殊孔径特点，使其有很大的潜力应用于吸附环境中的有机污染物或重金属污染 物。附图说明图1为具体实施方式十中氨化的碳纳米管接枝环糊精聚合物前后的红外光谱图； 图2为具体实施方式十中氨化的碳纳米管接枝环糊精聚合物前后的X-射线光电子能谱图； 图3为具体实施方式十中氨化的碳纳米管接枝环糊精聚合物前后的热分解曲线图；图4为具体实施方式十中纯化的碳纳米管的BET吸附/脱附曲线图，其中■表示吸附，▲表示脱 附；图5为具体实施方式十中β-环糊精的BET吸附/脱附曲线图，其中■表示吸附，▲表 示脱附；图6为具体实施方式十中环糊精接枝的碳纳米管的BET吸附/脱附曲线图，其中· 表示吸附，▲表示脱附。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式利用环糊精接枝碳纳米管的方法按以下步骤进行 一、将MWNTs (多壁碳纳米管)放入坩埚内，在300 500°C灼烧5 12h，冷却后取出，得 纯化的碳纳米管记为p-MWNTs，然后置于混酸溶液中超声处理3 12h，经过滤、干燥后得 羧基化的碳纳米管记为MWNTs-COOH ；二、将0. 4g的MWNTs-COOH，2. 45 9. 79g的HMD (己 二胺)和40 163mL的DMF (N，N- 二甲基甲酰胺)混合后通入氮气，然后机械搅拌30min， 再加入13 50mL溶有2. 45 9. 79g DCC ( 二环己基碳化二亚胺)的THF (四氢呋喃)溶 齐U，室温下反应1 4d ；三、反应结束后，用孔径为0. 45μ m的醋酸纤维素滤膜过滤，然后依 次用THF和蒸馏水洗去多余的HMD和DCC，将洗涤后产物取出，再在80°C真空干燥箱中干燥 24h，得氨化的碳纳米管记为MWNTs-NH2 ；四、将2. 5g的β -环糊精(β -⑶)溶于5mL浓度为 lmol/L的NaOH溶液中，室温下机械搅拌24h，再逐滴加入3. 5mL环氧氯丙烷，反应3h，经洗 涤和干燥后，得CDP(环糊精线性聚合物)；五、将0. 2g的MWNTs-NH2和50g的CH2Cl2置于 锥形瓶中并搅拌24h，滴加2. 5mL的硅烷偶联剂GPTM并搅拌3h，然后用HCl溶液调节pH至 3 5，再加入0. 3g的⑶P，反应3h，经洗涤和干燥后，即完成利用环糊精接枝碳纳米管记为 MWNTs-CDP ；其中步骤一中混酸溶液是将体积浓度为98%的浓硫酸和体积浓度为65%的浓硝 酸按体积比1 3 1混合所得；步骤一中超声处理的功率为100W。本实施方式步骤一中所得MWNTs-COOH经酸碱滴定后，羧基含量为1 4mmol/g。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将MWNTs放入 坩埚内，在300°C灼烧12h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将MWNTs放入 坩埚内，在500°C灼烧5h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将MWNTs放入坩埚内，在350 450°C灼烧7 IOh。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将MWNTs放入 坩埚内，在400°C灼烧8h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中将 0. 4g的MWNTs-COOH，2. 45g的HMD和40mL的DMF混合后通入氮气，然后机械搅拌30min，再 加入13mL溶 有2. 45g DCC的THF溶剂，室温下反应Id。其它步骤及参数与具体实施方式一 至五之一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中将 0. 4g的MWNTs-COOH，9. 79g的HMD和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种利用环糊精接枝碳纳米管的方法，其特征在于利用环糊精接枝碳纳米管的方法按以下步骤进行：一、将ＭＷＮＴｓ放入坩埚内，在３００～５００℃灼烧５～１２ｈ，冷却后取出，得纯化的碳纳米管记为ｐ－ＭＷＮＴｓ，然后置于混酸溶液中超声处理３～１２ｈ，经过滤、干燥后得羧基化的碳纳米管记为ＭＷＮＴｓ－ＣＯＯＨ；二、将０．４ｇ的ＭＷＮＴｓ－ＣＯＯＨ，２．４５～９．７９ｇ的ＨＭＤ和４０～１６３ｍＬ的ＤＭＦ混合后通入氮气，然后机械搅拌３０ｍｉｎ，再加入１３～５０ｍＬ溶有２．４５～９．７９ｇ　ＤＣＣ的ＴＨＦ溶剂，室温下反应１～４ｄ；三、反应结束后，用孔径为０．４５μｍ的醋酸纤维素滤膜过滤，然后依次用ＴＨＦ和蒸馏水洗去多余的ＨＭＤ和ＤＣＣ，将洗涤后产物取出，再在８０℃真空干燥箱中干燥２４ｈ，得氨化的碳纳米管记为ＭＷＮＴｓ－ＮＨ２；四、将２．５ｇ的β－环糊精溶于５ｍＬ浓度为１ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液中，室温下机械搅拌２４ｈ，再逐滴加入３．５ｍＬ环氧氯丙烷，反应３ｈ，经洗涤和干燥后，得ＣＤＰ；五、将０．２ｇ的ＭＷＮＴｓ－ＮＨ２和５０ｇ的ＣＨ２Ｃ１２置于锥形瓶中并搅拌２４ｈ，滴加２．５ｍＬ的硅烷偶联剂ＧＰＴＭ并搅拌３ｈ，然后用ＨＣｌ溶液调节ｐＨ至３～５，再加入０．３ｇ的ＣＤＰ，反应３ｈ，经洗涤和干燥后，即完成利用环糊精接枝碳纳米管记为ＭＷＮＴｓ－ＣＤＰ；其中步骤一中混酸溶液是将体积浓度为９８％的浓硫酸和体积浓度为６５％的浓硝酸按体积比１～３∶１混合所得；步骤一中超声处理的功率为１００Ｗ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵路，牟辰中，丁新艳，杜华川，黄一峰，白永平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93