一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法

1.本发明属于分离纯化技术领域，具体涉及一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法。


背景技术：

2.由于碳纳米管具有优异的光、电特性，因而被认为是纳米科学和技术上最有潜力的材料。近年来碳纳米管的分散与分离技术快速发展，比如表面活性剂包覆的水相体系，密度梯度超速离心法，离子交换色谱法，凝胶色谱柱法，电泳法，双水相分离体系等，这些方法均可以在一定程度上将多壁碳纳米管或者单壁碳纳米管进行分散或分离。与此同时，对于不同实际应用下的碳纳米管需要在不同溶剂或分散剂体系下分散。如单壁碳纳米管在电子领域的应用需要较少的聚合物或分散剂，使管间的肖特基势垒和碳管与电极间的电阻减少，以增强单壁碳纳米管在电子领域的应用性能。如在水相中可以较为容易的分离得到窄直径的手性碳管或半导体、金属管，但碳管表面存在较多的表面活性剂且较难进一步分离，比较限制碳管光电子学的应用。如在有机相中分散的纯度较高的半导体或特定手性的单壁碳纳米管能够更好的满足碳纳米管光电子学的应用。如多壁管有良好的导电性，水相中分散多壁管需加入大量表面活性剂，使多壁管导电性有所下降。如在有机相中分散的多壁管具有良好的导电性。因此，在当前水相分散剂的体系中若能置换至有机相溶液中则有望更好的拓宽碳纳米管的应用前景。
3.为了实现碳纳米管溶液体系间的置换，首要目标就是尽可能去除当前溶液中的分散剂。比如，在水相体系中，由于碳管表面的分散剂与溶液中的呈动态平衡状态，有些科研人员便尝试用过滤和透析的方法去除表活剂，但是这些方法将会导致碳管的聚集，同时收集得到碳管表面洁净度较低。其次的目标是在新的溶剂中，由合适的分散条件将碳纳米管重新分散在溶液中，以满足其在各种不同领域的应用。目前的不足在于：一是未能有效去除碳管外表面活性剂；二是碳管间存在较多团聚。
4.目前的技术中能同时囊括这几个方面的少之又少。对于水相溶液中去除表面活性剂已开展过许多方面的研究，但对碳管间团聚问题研究较少，jamie e.rossi等人通过抽滤过程收集单壁碳纳米管，通过经过有机溶剂冲洗和高温处理过程相结合，可以有效地去除表面活性剂，但同时会使碳管间出现强的相互作用力，较难实现体系转置；han li及其合作者通过抽滤方法富集碳管，经乙醇多次冲洗可以实现水相转置到有机相的过程，此清洗过程会使碳管间的团聚加剧，转置过程损耗较大，耗时较长；robert niβler及其合作者采用盐层抽滤的方法，既能有效地去除碳管表面活性剂，又能保证碳管间减少团聚，较为有效地将碳管从有机相中转置到水相中去，但盐层抽滤法在水相转置到有机相中不再适用；但是以上方法仍有较多缺点，一方面是抽滤过程的耗时会随碳管数量的增加而急剧延长，难以实现放大应用；另一方面过滤清洗过程会带来碳管的团聚问题，重新分散会导致高比例的碳管损耗、且需耗费大量时间与能源。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法，以克服现有技术的不足。
6.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
7.本发明实施例提供了一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法，其包括：
8.提供碳纳米管水相分散液；
9.将所述碳纳米管水相分散液与第一溶剂相互混合，获得第一悬浮液；其中，所述第一溶剂包括亲水性有机溶剂；
10.将所述第一悬浮液与第二溶剂相互混合并形成分层的两相，获得第二悬浮液；其中，所述第二溶剂包括疏水性有机溶剂；
11.将所述第二悬浮液与第三溶剂相互混合，获得第三悬浮液；
12.以及，将所述第二悬浮液或者第三悬浮液进行分散处理，获得碳纳米管有机分散液，从而实现碳纳米管分散液从水相到有机相的溶剂转置。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
14.(1)本发明经过萃取过程与溶剂转换过程，可以保证碳纳米管高的洁净度，同时使转置效率在70％-95％将碳纳米管分散液从水相转置于有机相；
15.(2)本发明提供的方法若在有机相中转置的聚合物有一定的半导体或窄手性分离属性，则会显著提高原水相中碳纳米管的半导体或单手性纯度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明一典型实施方案中将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法的流程示意图；
18.图2是实施例1中的xps测试结果对比图；
19.图3是本发明实施例1中将doc分散的hipco管从水相转置于有机相的流程示意图；
20.图4是本发明实施例2中将曲拉通x-100分散的tuball碳纳米管从水相转置于有机相的流程示意图；
21.图5是本发明实施例3中将月桂醇油醇分散的双壁碳纳米管从水相转置于有机相的流程示意图
22.图6是本发明实施例4中将金属性碳纳米管分散液从水相转置于有机相的流程示意图；
23.图7是本发明实施例5中将半导体碳纳米管分散液从水相转置于有机相实现半导体纯度提高的流程示意图；
24.图8是本发明实施例6中将手性碳纳米管分散液从水相转置于有机相实现手性分离的流程示意图；
25.图9是本发明实施例7中将手性碳纳米管分散液从水相转置于有机相实现手性分离的流程示意图。
具体实施方式
26.鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是通过碳纳米管水相分散液
→
萃取法实现去除表面活性剂
→
溶剂置换
→
有机相分散液这一系列的转置方法，才能够实现转置过程的顺利高效完成。
27.下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法包括：
29.提供碳纳米管水相分散液；
30.将所述碳纳米管水相分散液与第一溶剂相互混合，获得第一悬浮液；其中，所述第一溶剂包括亲水性有机溶剂；
31.将所述第一悬浮液与第二溶剂相互混合并形成分层的两相，获得第二悬浮液；其中，所述第二溶剂包括疏水性有机溶剂；
32.将所述第二悬浮液与第三溶剂相互混合，获得第三悬浮液；
33.以及，将所述第二悬浮液或者第三悬浮液进行分散处理，获得碳纳米管有机分散液，从而实现碳纳米管分散液从水相到有机相的溶剂转置。
34.在一些优选实施方案中，所述碳纳米管水相分散液中所含碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、分离所获碳纳米管中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
35.在一些优选实施方案中，所述碳纳米管水相分散液中所含分散剂包括离子型表面活性剂和/或非离子型分散剂，且不限于此。
36.进一步地，所述离子型表面活性剂包括脱氧胆酸钠、胆酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸纳中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
37.进一步地，所述非离子型分散剂包括曲拉通、月桂醇油醇、吐温、环己醇、壬基酚、单链dna中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
38.进一步地，所述碳纳米管水相分散液中还包括碳纳米管分离过程引入的水溶性添加剂。所述水溶性添加剂包括双水相分离过程引入的葡聚糖、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二胺、聚乙烯吡咯烷酮；梯度密度离心过程引入的碘克沙醇或氯化铯；dna分离过程引入的缓冲溶液(例如氯化钠溶液、次氯酸钠溶液、硫氰酸钠溶液等)。
39.在一些优选实施方案中，所述方法具体包括：将所述碳纳米管水相分散液与第一溶剂充分混合并静置1～30min，至少使碳纳米管表面的活性剂吸附层在第一溶剂作用下被破坏，从而使碳纳米管析出并悬浮于混合溶液中。
40.在一些优选实施方案中，所述第一溶剂为与水互溶或部分互溶的有机溶剂，包括n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮、二氧六环、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙醇、乙腈中的任意一种、两种或两种以上的组合，且不限于此。
41.在一些优选实施方案中，所述第一悬浮液包括所述碳纳米管水相分散液及第一溶
剂。
42.进一步地，所述第一悬浮液中水与第一溶剂的体积比为1:1～1:6。
43.在一些优选实施方案中，所述方法具体包括：将所述第一悬浮液与第二溶剂充分混合并静置1～15分钟形成两相，其中碳纳米管悬浮于第二溶剂中形成所述第二悬浮液。
44.在一些优选实施方案中，所述第二溶剂包括间氯甲苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
45.在一些优选实施方案中，所述第一溶剂与第二溶剂的体积比为1:0.5～1:6。
46.在一些优选实施方案中，所述方法具体包括：向第二悬浮液中加入第三溶剂相互混合并静置移除上层清液，再加入第三溶剂相互混合并静置，重复前述操作3-10次，获得所述第三悬浮液。
47.进一步地，所述第二悬浮液与第三溶剂的体积比为1:3～1:8。
48.在一些优选实施方案中，所述第三悬浮液包括碳纳米管及第三溶剂，其中，所述第三悬浮液中第二溶剂的含量低于1(v/v)％。
49.在一些优选实施方案中，所述方法具体包括：将所述第二悬浮液或者第三悬浮液在无分散剂的条件下下经分散处理得到碳纳米管有机分散液；或者，将所述第二悬浮液或者第三悬浮液与分散剂混合，经分散过程得到碳纳米管有机分散液；其中，所述分散剂包括有机分散剂和/或聚合物分散剂。
50.在一些优选实施方案中，所述分散处理的方式包括剪切、超声、均质、砂磨、球磨、高压射流等方法中的任意一种，且不限于此。
51.在一些优选实施方案中，当所述碳纳米管水相分散液是经双水相技术分离获得时，先对所述碳纳米管水相分散液进行预处理去除碳纳米管水相分散液中的水溶性聚合物。
52.具体地，如果碳纳米管水相分散液是经双水相技术分离获得的，其中会包含较多水溶性聚合物，包括聚乙二醇、葡聚糖等，需在体系转移步骤前进行预处理去除这些水溶性聚合物。
53.进一步地，所述水溶性聚合物包括聚乙二醇和/或葡聚糖，且不限于此。
54.进一步地，所述预处理包括：将饱和盐溶液与碳纳米管分散液混合并离心处理，获得碳纳米管与表面活性剂共沉淀，之后将所述碳纳米管与表面活性剂共沉淀在水中进行重分散，获得不含水溶性聚合物的碳纳米管水相分散液。
55.更进一步地，所述饱和盐溶液中的盐包括硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、氯化钠、氯化镁中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
56.在一些更为具体的实施方案中，所述将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法(流程示意图如图1所示)包括：
57.步骤1：碳纳米管水相分散液与第一溶剂相互混合并静置1～30min，在第一溶剂作用下碳管表面活性剂吸附层被破坏，碳管在2～20min内析出并悬浮在溶液中，得到悬浮液ⅰ(即前述的“第一悬浮液”，溶剂为水与第一溶剂，悬浮物为碳纳米管)；
58.步骤2：在悬浮液ⅰ中加入第二溶剂相互混合并静置，溶液会在1～15min内形成两相，表面活性剂因亲水性会被提取至水相中，碳管因疏水性会悬浮在于有机相溶液中，得到悬浮液ⅱ(即前述的“第二悬浮液”，溶剂为第二溶剂，悬浮物为碳纳米管)；
59.步骤3：在悬浮液ii中加入第三溶剂相互混合并静置，碳管会逐渐沉降至溶液底部，此时碳管处于松散不剧烈团聚状态，移去上层清液，再加入第三溶剂相互混合并静置；重复此步骤3-10次，可以得到悬浮液ⅲ；(即前述的“第三悬浮液”，溶剂为第三溶剂，悬浮物为碳纳米管)；
60.步骤4：在悬浮液ⅱ或者悬浮液ⅲ经过分散过程，可以得到碳纳米管有机分散液；
61.本发明的目的是去除碳管表面活性剂的同时减少碳纳米管间团聚，使体系转置过程变得便捷高效。本发明提供了一种利用碳纳米管的疏水性与表面活性剂的亲水性通过萃取分离的方法实现水相体系转置有机体系。首先将碳纳米管水相分散液与第一溶剂(例如n,n-二甲基甲酰胺)相互混合，使表面活性剂溶解于第一溶剂中，同时碳纳米管悬浮在溶液中，最后加入第二溶剂(例如间氯甲苯)，经过混匀与静置，可以在底相中收集得到纯碳纳米管的第二溶剂悬浮液；最后将第二溶剂碳纳米管悬浮液与第三溶剂(例如二甲苯)相互混合，静置后去除上层溶液，经过3～10次循环，可以收集得到第三溶剂碳纳米管悬浮液。该方案的有优点是：(1)经过萃取过程与溶剂转换过程，保证碳纳米管高的洁净度，同时使转置效率在70％-95％将碳纳米管分散液从水相转置于有机相。(2)可以通过加入第三溶剂，使碳纳米管第二溶剂分散液中碳纳米管沉降，通过3～10次循环去除超过99％第二溶剂，基本使溶剂转换为第三溶剂。(3)通过结合盐析过程与萃取过程，可以将双水相分离得到的窄直径碳纳米管分散液，在聚合物体系进一步分离为单手性碳纳米管(4)若在有机相中转置的聚合物有一定的半导体或窄手性分离属性，则会显著提高原水相中碳纳米管的半导体或单手性纯度。
62.本发明通过碳纳米管水相分散液
→
萃取法实现去除表面活性剂
→
溶剂置换
→
有机相分散液这一系列的转置方法，才能够实现转置过程的顺利高效完成。
63.本发明可以通过加入第三溶剂，使碳管第二悬浮液中碳管沉降，通过3～10次循环去除超过99％第二溶剂，基本使溶液转换为第三溶剂。
64.本发明提供的方法可以实现碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液。
65.下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
66.下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
67.实施例1
68.(1)hipco碳管与脱氧胆酸钠分散剂混合经分散过程获得水相分散液；取部分水相分散液过滤得到碳管薄膜ⅰ；
69.(2)将步骤(1)所获碳纳米管水相分散液与二甲基亚砜相互混合，经过简单的水浴超声，静置15min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与二甲基亚砜的体积比为1:3)；之后向悬浮液i中加入氯苯(其中，氯苯与前述二甲基亚砜的体积比为1:2)，充分混匀后静置10min，收集下相得到悬浮液ⅱ；取部分悬浮液ⅱ抽滤成碳管膜ⅱ，将i和ii两批碳管薄膜进行xps测试，通过对比其中的na离子信号强度，可以确定表面活性剂完全去除；
70.(3)将步骤(2)所获的悬浮液ⅱ与4倍量的甲苯溶液在分液漏斗中充分混合，经过静置碳纳米管逐渐悬浮至溶液顶部，去除底部清液后，进一步加入甲苯溶液；经过4次循环，
可以收集得到悬浮液ⅲ；
71.(4)将步骤(3)所获的悬浮液ⅲ与f8t2相互混合，经超声分散过程得到hipco管有机相分散液。
72.本实施例xps测试结果对比如图2所示；
73.本实施例中将doc分散的hipco管从水相转置于有机相的流程示意图如图3所示。
74.实施例2
75.(1)将tuball碳纳米管与曲拉通x-100分散剂混合经分散过程获得碳纳米管水相分散液；
76.(2)将步骤(1)所获碳纳米管水相分散液与乙腈相互混合，经过简单的水浴超声，静置1min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与乙腈的体积比为1:1)；之后向悬浮液i中加入二氯甲烷(其中，二氯甲烷与前述乙腈的体积比为0.5:1)，充分混匀后静置1min，收集下相得到悬浮液ⅱ；
77.(3)将步骤(2)所获的悬浮液ⅱ与3倍量的硝基苯溶液在分液漏斗中充分混合，经过静置碳纳米管逐渐悬浮至溶液顶部，去除底部清液后，进一步加入硝基苯溶液；经过3次循环，可以收集得到悬浮液ⅲ；
78.(4)将步骤(3)所获的悬浮液ⅲ经超声分散过程得到tuball碳纳米管无分散剂有机相分散液。
79.本实施例中将曲拉通x-100分散的tuball碳纳米管从水相转置于有机相的流程示意图如4所示。
80.实施例3
81.(1)将双壁碳纳米管与月桂醇油醇分散剂混合经分散过程获得碳纳米管水相分散液；
82.(2)将步骤(1)所获碳纳米管水相分散液与四氢呋喃相互混合，经过简单的水浴超声，静置15min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与四氢呋喃的体积比为1:3)；之后向悬浮液i中加入三氯乙烷(其中，三氯乙烷与前述四氢呋喃的体积比为3:1)，充分混匀后静置10min，收集下相得到悬浮液ⅱ；
83.(3)将步骤(2)所获的悬浮液ⅱ经剪切分散过程得到双壁碳纳米管无分散剂有机相分散液。
84.本实施例中将月桂醇油醇分散的双壁碳纳米管从水相转置于有机相的流程示意图如图5所示。
85.实施例4
86.(1)将金属型碳纳米管原料与脱氧胆酸钠分散剂混合经分散过程获得碳纳米管水相分散液；
87.(2)将步骤(1)所获碳纳米管水相分散液与n-甲基吡咯烷酮相互混合，经过简单的水浴超声，静30min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与n-甲基吡咯烷酮的体积比为1:6)；之后向悬浮液i中加入甲苯(其中，甲苯与前述n-甲基吡咯烷酮的体积比为6:1)，充分混匀后静置15min，收集下相得到悬浮液ⅱ；
88.(3)将步骤(2)所获的悬浮液ⅱ与8倍量的氯仿溶液在分液漏斗中充分混合，经过静置碳纳米管逐渐悬浮至溶液顶部，去除底部清液后，进一步加入氯仿；经过10次循环，可
以收集得到悬浮液ⅲ；
89.(4)将步骤(3)所获的悬浮液ⅲ经高压均质分散过程得到金属单壁碳纳米管有机分散液。
90.本实施例中将金属单壁碳纳米管从水相转置于有机相的流程如图6所示。
91.实施例5
92.(1)将双水相分离的得到的半导体型碳纳米管溶液(吸收光谱如图7所示)与饱和硫酸铵溶液混合，之后经过离心，可以在溶液底部收集得到碳纳米管与表面活性剂共沉淀；
93.(2)将步骤(1)所获的沉淀在去离子水中重分散，得到碳纳米管水相分散液；
94.(3)将步骤(2)所获碳纳米管水相分散液与丁酮相互混合，经过简单的水浴超声，静置15min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与丁酮的体积比为1:3)；之后向悬浮液i中加入二甲苯(其中，二甲苯与前述丁酮的体积比为3:1)，充分混匀后静置10min，收集下相得到悬浮液ⅱ；
95.(4)将步骤(3)所获的悬浮液ⅱ与4hp(有机分散剂)相互混合，经砂磨分散过程得到碳纳米管有机相分散液。
96.本实施例中将半导体碳纳米管分散液从水相转置于有机相实现手性分离得流程示意图如图7所示，半导体碳纳米管分散液从水相转置于有机相，半导体纯度由原来的76.32％提纯至99.9％。
97.实施例6
98.(1)将双水相分离的得到的窄直径碳纳米管溶液(吸收光谱如图8所示)与饱和硫酸钠溶液混合，之后经过离心，可以在溶液底部收集得到碳纳米管与表面活性剂共沉淀；
99.(2)将步骤(1)所获的沉淀在去离子水中重分散，得到碳纳米管水相分散液；
100.(3)将步骤(2)所获碳纳米管水相分散液与n,n-二甲基甲酰胺(dmf)相互混合，经过简单的水浴超声，静置15min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与dmf的体积比为1:3)；之后向悬浮液i中加入间氯甲苯(其中，间氯甲苯与前述dmf的体积比为3:1)，充分混匀后静置10min，收集下相得到悬浮液ⅱ；
101.(4)将步骤(3)所获的悬浮液ⅱ与四倍量的甲苯溶液充分混合，经过静置后去除上层清液，进一步加入甲苯溶液；经过四次循环，可以收集得到悬浮液ⅲ；
102.(5)将步骤(4)所获的悬浮液ⅲ与f8bt相互混合，经超声分散过程得到纯度为88％的(9,5)swcnts，并收集沉淀；
103.本实施例中将手性碳纳米管分散液从水相转置于有机相实现手性分离得流程示意图如图8所示。
104.实施例7
105.(1)将双水相分离的得到的窄直径碳纳米管溶液(吸收光谱如图9所示)与饱和氯化钠溶液混合，之后经过离心，可以在溶液底部收集得到碳纳米管与表面活性剂共沉淀；
106.(2)将步骤(1)所获的沉淀在去离子水中重分散，得到碳纳米管水相分散液；
107.(3)将步骤(2)所获的碳纳米管水相分散液与n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶液相互混合，经过简单的水浴超声，静置15min，得到悬浮液ⅰ(其中，悬浮液ⅰ中水与二甲基亚砜的体积比为1:3)；之后向悬浮液i中加入间氯甲苯(其中，氯苯与前述二甲基亚砜的体积比为3:1)，充分混匀后静置10min，收集下相得到悬浮液ⅱ；
108.(4)将步骤(3)所获的悬浮液ⅱ与四倍量的二甲苯溶液充分混合，经过静置后去除上层清液，进一步加入二甲苯溶液；经过四次循环，可以收集得到碳纳米管二甲苯分散液；
109.(5)将步骤(4)所获的碳纳米管二甲苯分散液与pfo-bpy相互混合，经超声分散过程得到纯度为91％的(11,3)swcnts，并收集沉淀；
110.本实施例中将手性碳纳米管分散液从水相转置于有机相实现手性分离得流程示意图如9所示。
111.对照例1
112.碳管水相分散液经过滤去除溶剂，将过滤物直接放置到甲苯与分散剂的溶液中超声分散，有机相中重分散的碳管溶液极不稳定，出现大量絮凝和沉淀；静置或离心处理后的分散液中损失了超过80％的碳纳米管。
113.对照例2
114.取hipco管水相分散液直接加入至氯苯中混合，两相完全无法互溶，无法完成溶剂体系转置。
115.对照例3
116.(1)取hipco管水相分散液加入至n,n-二甲基甲酰胺中超声分散，得到悬浮液ⅰ；
117.(2)将步骤(1)所获的悬浮液ⅰ与氯仿相互混合，经过混匀与静置，形成两相，取下相即为悬浮液ⅱ；分相过程会发生乳化现象，破乳耗时较长。
118.此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
119.应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法，其特征在于包括：提供碳纳米管水相分散液；将所述碳纳米管水相分散液与第一溶剂相互混合，获得第一悬浮液；其中，所述第一溶剂包括亲水性有机溶剂；将所述第一悬浮液与第二溶剂相互混合并形成分层的两相，获得第二悬浮液；其中，所述第二溶剂包括疏水性有机溶剂；将所述第二悬浮液与第三溶剂相互混合，获得第三悬浮液；以及，将所述第二悬浮液或者第三悬浮液进行分散处理，获得碳纳米管有机分散液，从而实现碳纳米管分散液从水相到有机相的溶剂转置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述碳纳米管水相分散液中所含碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、分离所获碳纳米管中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述碳纳米管水相分散液中所含分散剂包括离子型表面活性剂和/或非离子型分散剂；优选的，所述离子型表面活性剂包括脱氧胆酸钠、胆酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸纳中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述非离子型分散剂包括曲拉通、月桂醇油醇、吐温、环己醇、壬基酚、单链dna中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述碳纳米管水相分散液中还包括碳纳米管分离过程引入的水溶性添加剂。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：将所述碳纳米管水相分散液与第一溶剂充分混合并静置1～30min，至少使碳纳米管表面的活性剂吸附层在第一溶剂作用下被破坏，从而使碳纳米管析出并悬浮于混合溶液中；和/或，所述第一溶剂为与水互溶或部分互溶的有机溶剂，包括n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮、二氧六环、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙醇、乙腈中的任意一种、两种或两种以上的组合；和/或，所述第一悬浮液包括所述碳纳米管水相分散液及第一溶剂；优选的，所述第一悬浮液中水与第一溶剂的体积比为1:1～1:6。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：将所述第一悬浮液与第二溶剂充分混合并静置1～15min形成两相，其中碳纳米管悬浮于第二溶剂中形成所述第二悬浮液；和/或，所述第二溶剂包括间氯甲苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述第一溶剂与第二溶剂的体积比为1:0.5～1:6。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：向第二悬浮液中加入第三溶剂相互混合并静置移除上层清液，再加入第三溶剂相互混合并静置，重复前述操作3-10次，获得所述第三悬浮液；优选的，所述第二悬浮液与第三溶剂的体积比为1:3～1:8；和/或，第三溶剂为有机溶剂；优选的，所述有机溶剂包括二甲苯、甲苯、四氢呋喃、氯苯、氯仿、硝基苯中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述第三悬浮液包括碳纳米管及第三溶剂，其中，所述第三悬浮液中第二溶剂的含量低于1(v/v)％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：将所述第二悬浮液或者第三悬浮液在无分散剂的条件下下经分散处理得到碳纳米管有机分散液；或者，将所述第二悬浮液或者第三悬浮液与分散剂混合，经分散过程得到碳纳米管有机分散液；其中，所述分散剂包括有
机分散剂和/或聚合物分散剂。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述分散处理的方式包括剪切、超声、高压均质、砂磨、高压射流方法中的任意一种。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述碳纳米管水相分散液是经双水相技术分离获得时，先对所述碳纳米管水相分散液进行预处理去除碳纳米管水相分散液中的水溶性聚合物；优选的，所述水溶性聚合物包括聚乙二醇和/或葡聚糖。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：将饱和盐溶液与碳纳米管分散液混合并离心处理，获得碳纳米管与表面活性剂共沉淀，之后将所述碳纳米管与表面活性剂共沉淀在水中进行重分散，获得不含水溶性聚合物的碳纳米管水相分散液。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述饱和盐溶液中的盐包括硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、氯化钠、氯化镁中的任意一种或两种以上的组合。

技术总结
本发明公开了一种将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液的方法。所述方法包括：提供碳纳米管水相分散液；将所述碳纳米管水相分散液与第一溶剂相互混合，获得第一悬浮液；其中，所述第一溶剂包括亲水性有机溶剂；将所述第一悬浮液与第二溶剂相互混合并形成分层的两相，获得第二悬浮液；其中，所述第二溶剂包括疏水性有机溶剂；将所述第二悬浮液与第三溶剂相互混合，获得第三悬浮液；以及，将所述第二悬浮液或者第三悬浮液进行分散处理，获得碳纳米管有机分散液，从而实现碳纳米管的溶剂转置从而实现碳纳米管分散液从水相到有机相的溶剂转置。本发明提供的方法能够将碳纳米管水相分散液转置于有机相分散液，且转置效率为70％-95％。95％。95％。


技术研发人员：邱松 曹雷涛 李亚辉 金赫华 李清文
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/8/14