高稳定性和水溶性的共轭聚电解质/单壁碳纳米管复合物

单壁碳纳米管（SWNTs）具有优异的光学、电学和力学等性能，尤其电子和空穴都表现出超高的迁移率，被认为是下一代最有潜力的制作柔性可穿戴电子器件和生物传感器的纳米材料之一。然而，SWNTs分子间范德华力作用较强，加之其长径比和比表面积很大，使其极易缠绕团聚在一起，也几乎不溶于常见有机溶剂，这样单根SWNTs的优异性能往往被破坏。因此，SWNTs要真正从科学研究走向实际应用，高效、低成本地制备稳定、均匀分散的SWNTs溶液是亟需解决的关键问题。

利用共轭聚合物修饰SWNTs形成均匀分散的共轭聚合物/SWNTs复合物是近年来的一个研究热点。共轭聚合物本身是一类优异的有机半导体材料，与SWNTs通过π-π作用形成的复合物拥有优异的力学和光电性能。但是，目前报道的共轭聚合物修饰SWNTs的复合物几乎都是溶于有毒、成本高的有机溶剂，不符合未来绿色化学的发展要求，因此开发环保、稳定、在水中均匀分散的共轭聚合物/SWNTs复合物是非常有意义的研究课题。

最近，复旦大学高分子科学系邱枫-彭娟课题组利用一种水溶性的聚烷基噻吩共轭聚电解质，聚（3-甲基咪唑盐己基噻吩）（P3MHT），来分散碳纳米管。聚（3-甲基咪唑盐己基噻吩）将聚噻吩的优异光电性质和聚电解质的水溶性特点结合在一起，很好的将碳纳米管在水溶液中进行分散。通过对聚噻吩/碳纳米管复合物进行表征，表明聚噻吩主链与碳纳米管通过π-π相互作用形成电荷转移复合物，聚噻吩侧链上的离子基团则赋予复合物良好的水溶性，从而均匀分散碳纳米管。与常用于分散碳纳米管的小分子表面活性剂十二烷基硫酸钠相比，相同质量的P3MHT可明显提高碳纳米管在水相中的溶度和均匀分散性。将两种复合物水溶液静置六个月，发现用十二烷基硫酸钠作为分散剂的溶液中碳纳米管完全聚集沉淀，而聚噻吩/碳纳米管复合物水溶液仍是均匀分散，说明该体系具有非常好的稳定性。总之，本文提供了一种制备高稳定性和水溶性的碳纳米管的简单方法，为将来大规模、低成本、环保利用碳纳米管提供了一种可能的途径。

这一成果近期发表在《化学学报》上，文章的第一作者是复旦大学博士研究生朱明晶。

该论文作者为：朱明晶，彭娟，唐萍，邱枫

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高稳定性和水溶性的共轭聚电解质/单壁碳纳米管复合物的制备和表征

化学学报, 2018, DOI: 10.6023/A18030090